WO2019065929A1 - モータ - Google Patents

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WO2019065929A1
WO2019065929A1 PCT/JP2018/036166 JP2018036166W WO2019065929A1 WO 2019065929 A1 WO2019065929 A1 WO 2019065929A1 JP 2018036166 W JP2018036166 W JP 2018036166W WO 2019065929 A1 WO2019065929 A1 WO 2019065929A1
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rotor
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stator
cooling
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PCT/JP2018/036166
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中村 吉伸
隆哲 坂東
大介 小笠原
勉 古川
松田 和敏
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日本電産株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a motor.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a coil of a motor is cooled by a cooling medium.
  • a coil of a motor is cooled by self-circulation utilizing expansion and condensation of a cooling medium.
  • the motor is an inner rotor type motor because it has a rotor inside the stator.
  • the stator and the rotor are provided inside the housing.
  • an aspect of the present invention aims to provide a motor capable of improving the cooling efficiency while suppressing the enlargement of the cooling structure.
  • One aspect of the motor of the present invention includes a shaft having a central axis extending in a predetermined direction as a center, and a stator positioned radially outward of the shaft, the stator being a coil wound around the stator And the motor is further filled with substantially bottomed substantially cylindrical housing member for accommodating substantially the whole of the stator and supporting the shaft, and is filled inside the housing member to immerse the stator and the coil A cooling medium, and a rotor that rotates radially outward of the housing member with a central axis of the shaft as a rotation center.
  • a motor capable of improving the cooling efficiency while suppressing the enlargement of the cooling structure.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a motor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is an external perspective view of the motor of Embodiment 1 with the rotor removed.
  • FIG. 4 is a perspective view of the rotor of Embodiment 1 as viewed from below.
  • FIG. 5 is a perspective view of the stator of the first embodiment. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the stator of FIG. 5 provided with a first annular member.
  • FIG. 8 is a perspective sectional view of two annular members of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic longitudinal sectional view of the motor of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic vertical sectional view showing the flow path of the cooling medium of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic longitudinal sectional view for explaining the movement of the cooling medium at low temperature.
  • FIG. 12 is a perspective view showing the appearance of the motor of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a vertical cross-sectional view taken along line XIII-XIII of FIG.
  • FIG. 14 is a view of FIG. 13 viewed from the Y direction.
  • FIG. 15A is a perspective view of the rotor lid as viewed from below.
  • FIG. 15B is a view of the rotor cover as viewed from the Y direction.
  • FIG. 16 is a perspective view showing the cylindrical portion of the rotor.
  • FIG. 17 shows a state in which the rotor cover has been removed from the state of FIG.
  • FIG. 18 shows a state in which the rotor cylindrical portion and the motor base are removed from FIG.
  • FIG. 19 shows a state in which the upper part of the housing is removed from FIG.
  • FIG. 20 shows a state in which the upper ring portion is removed from the state of FIG. 21 is a perspective view of a horizontal cross-sectional view taken along line XXI-XXI of FIG.
  • FIG. 22 is a perspective view of a stator.
  • FIG. 23 is a view similar to FIG. 21, but also showing a cylindrical portion, a rotor cylinder and a rotor magnet.
  • FIG. 24 is a perspective view showing the upper part of the housing.
  • FIG. 25 is a perspective view showing a lower portion of the housing, a cylindrical portion, and a seal member.
  • FIG. 26 is a perspective view showing the seal member.
  • FIG. 27 is a view similar to FIG. 21 but illustrating the flow of the cooling medium CM and air.
  • FIG. 28 is a perspective view showing a modification of the second embodiment.
  • FIG. 29 is a plan view of FIG.
  • FIG. 30 is a perspective view of a plate-like member.
  • 31A is a partially enlarged view of FIG.
  • FIG. 31B is a view showing a modification of the configuration shown in FIG. 31A.
  • 32A is a partially enlarged view of FIG.
  • FIG. 32B is a diagram showing a modification of the configuration shown in FIG. 32A.
  • FIG. 33 is a view showing a state in which the seal member is removed from the state of FIG. 25.
  • FIG. 34 is a partial enlarged view showing a modification of the configuration shown in FIG.
  • FIG. 35 is a vertical sectional view of the pyramidal convex portion.
  • FIG. 36 is a graph showing the effect of the configuration of FIG.
  • FIG. 37 is a diagram showing a configuration in which a pyramidal convex portion is provided on the surface of the coil.
  • FIG. 38 is a perspective view showing a modification of the shaft.
  • FIG. 39 is a perspective view of a motor according to a third embodiment.
  • FIG. 40 is a vertical sectional view of the motor shown in FIG.
  • FIG. 41 is a perspective view of the rotor cover as viewed from below.
  • FIG. 42 is a view showing a state in which the rotor cover and the rotor cylinder are removed from the state of FIG. 39.
  • FIG. 43 is a view showing a state in which the upper part of the housing is removed from FIG.
  • FIG. 44 is a view showing the upper part of the housing.
  • FIG. 45 shows the lower part of the housing and the cylindrical part.
  • FIG. 46 is a horizontal sectional perspective view of the motor shown in FIG.
  • FIG. 47 is a perspective view of a cooling fan.
  • FIG. 48 is a partial enlarged view of FIG.
  • FIG. 49 is a view showing a modified example of the heat sink.
  • FIG. 52 is a view showing the motor of FIG. 51 with the rotor cover removed.
  • 53 is a vertical cross-sectional view of the motor of FIG.
  • FIG. 54 is a vertical cross-sectional view of the motor in the state of FIG. 52.
  • 55 is a perspective view of the rotor cover shown in FIG. 51.
  • FIG. 56 is a vertical sectional view of the rotor cover shown in FIG. 55.
  • Embodiment 1 a motor according to a first embodiment of the present invention will be described using FIGS. 1 to 11 with reference to the drawings.
  • the scope of the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention.
  • the scale, the number, etc. in each structure may be made different from the scale, the number, etc. in an actual structure.
  • an XYZ coordinate system is shown as a three-dimensional orthogonal coordinate system as appropriate.
  • the Z-axis direction is the vertical direction, and the central axis J in FIGS. 1 and 2 extends.
  • the X-axis direction is a direction orthogonal to the Z-axis direction.
  • the X-axis direction is the left-right direction in FIGS. 1 and 2.
  • the Y-axis direction is orthogonal to both the X-axis direction and the Z-axis direction.
  • the direction in which the central axis J extends (the Z-axis direction) is the vertical direction.
  • the positive side (+ Z side) in the Z-axis direction may be called “upper side” for a certain object, and the negative side ( ⁇ Z side) in the Z-axis direction may be called “lower side” for a certain object There is a case.
  • the front-back direction, the front side, and the rear side are the names used only for description, and do not limit an actual positional relationship or direction.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a motor 10 of the present embodiment.
  • the motor 10 according to the present embodiment has a shaft 11 centered on a central axis J extending in the Z direction and a substantially cylindrical housing member 12 having the same central axis as the shaft 11 in external appearance.
  • the motor 10 of the present embodiment is an outer rotor type motor.
  • the motor 10 can be used, for example, in a drone or an electric aircraft.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1, and is a vertical perspective cross-sectional view of the motor 10.
  • FIG. 3 is a perspective view of the motor 10 with the rotor 13 removed, showing the appearance of the housing member 12.
  • FIG. 4 is a perspective view showing only the rotor 13 and shows the rotor 13 viewed from below.
  • FIG. 5 is a perspective view of the stator 14.
  • 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 1, and is a horizontal perspective cross-sectional view of the motor 10.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a first annular member 15 (FIG. 2) provided on the upper side of the stator 14.
  • the first annular member 15 is annular.
  • 8A is a perspective sectional view of the first annular member 15, and
  • FIG. 8B is a perspective sectional view of the second annular member 16 (FIG. 2).
  • the motor 10 is disposed in the hollow interior of the axially extending shaft 11, the rotor 13 fixed to the shaft 11, the housing member 12 located inside the rotor 13, and the housing member 12.
  • the stator 14 is located radially outward of the shaft 11 inside the housing member 12.
  • the housing member 12 accommodates substantially the entire stator 14.
  • the output end (not shown) of the shaft 11 is located on the upper side in the Z-axis direction.
  • the driving force of the motor 10 is the drone body (shown on the upper side) Through the shaft 11).
  • the housing member 12 has a cylindrical housing outer peripheral portion 12a centered on the central axis J, a cylindrical housing inner peripheral portion 12b having a diameter smaller than that of the housing outer peripheral portion 12a, the housing outer peripheral portion 12a and the upper side of the housing inner peripheral portion 12b. And an annular housing lower portion 12d which connects the housing outer peripheral portion 12a and the lower side of the housing inner peripheral portion 12b.
  • the space defined by the housing outer peripheral portion 12a, the housing inner peripheral portion 12b, the housing upper portion 12c, and the housing lower portion 12d is referred to as the hollow interior of the housing member (sometimes referred to as "the inside of the housing member") .
  • the housing member 12 is made of, for example, metal or resin.
  • an insulating paint is applied to a predetermined location on the inner surface of the housing member 12.
  • a stator 14 and a drive circuit 17 are provided in the hollow interior of the housing member.
  • the stator 14 has a coil 18 wound around the stator.
  • the hollow inside of the housing member is filled with the cooling medium CM.
  • the cooling medium CM is a liquid at room temperature, and inside the housing member 12, the drive circuit 17 and the coil 18 are immersed by the cooling medium CM. Since the drive circuit 17 and the coil 18 generate heat while the motor 10 is driven, they may be referred to as a heating element in the following description.
  • the coil 18 is provided in contact with the radially inner side surface of the housing outer peripheral portion 12a. According to this configuration, since the gap between the coil 18 and the rotor magnet 25 can be further reduced, torque performance can be easily improved.
  • a heat sink 19 is provided in a protruding manner on the axially outer side surface (upper surface) of the housing upper portion 12 c.
  • six heat sinks 19 extend in parallel to the Y-axis direction.
  • Three heat sinks 19 are provided on the left side of the shaft 11 at equal intervals, and three heat sinks 19 are provided on the right side at equal intervals.
  • An opening 20 penetrating in the axial direction is provided at a predetermined position in the radial direction of the upper housing portion 12c between the three heat sinks 19 respectively on the left and right.
  • the opening 20 is circular when viewed in the axial direction.
  • the pressure adjusting element 21 made of a resin material is provided in the opening 20.
  • the pressure adjustment element 21 is opened.
  • the pressure is released via the pressure control element 21 and the pressure rise inside the housing member can be relieved.
  • the pressure control element 21 is, for example, a pressure control rubber.
  • the pressure rise inside a housing member may arise, also when cooling medium CM does not vaporize.
  • the pressure inside the housing member rises. Also in this case, the pressure adjustment element 21 is in the open state, and the pressure increase inside the housing member can be suppressed.
  • the pressure value at which the pressure adjustment element 21 is in the open state is determined based on, for example, the boiling point of the cooling medium.
  • the cooling medium CM is a substance that can be vaporized by the heat of the heating element (the drive circuit 17 and the coil 18).
  • the cooling medium CM is, for example, a fluorine-based inert liquid.
  • the cooling medium CM has, for example, an insulating property.
  • the type of the cooling medium CM can be selected according to the maximum temperature reached by the heating element while the motor 10 is driven.
  • the boiling point of the cooling medium CM is lower than the maximum temperature of the heating element.
  • the housing member 12 of the present embodiment has a two-piece structure that can be divided up and down.
  • the lower half (lower piece) 12 ⁇ / b> L of the housing member 12 has a notch 12 e for holding the tip of the tooth portion 14 b of the stator 14.
  • the notch 12e becomes an opening which is a radially long rectangular radially penetrating opening. Therefore, rectangular openings (notches 12 e) which are long in the axial direction are provided at equal intervals in the circumferential direction on the housing outer peripheral portion 12 a.
  • the stator 14 is held by the housing member 12 by fitting the teeth 14 b (FIG. 6) of the stator 14 into the opening (notch 12 e).
  • the inner periphery of the lower half 12L of the housing member 12 supports the core back portion 14a.
  • the inside of the housing inner circumferential portion 12 b is a cylindrical space surrounding the shaft 11, and a bearing holder 22 (FIG. 5) is provided in the space.
  • the bearing holder 22 is not shown in FIG. 2 in order to facilitate understanding of the arrangement of the other components.
  • the bearing holder 22 has an axially extending cylindrical shape.
  • the shaft 11 extends through the central through hole of the bearing holder 22.
  • the bearing holder 22 is positioned on the outer periphery of the shaft 11 at a predetermined distance.
  • the bearing holder 22 has a first recess 22a (FIG. 9) at its upper end and a second recess 22b at its lower end.
  • the shaft 11 is rotatably supported around the central axis J by the first bearing 23 and the second bearing 24.
  • the bearing holder 22 is made of, for example, aluminum.
  • the rotor 13 is fixed to the shaft 11 and rotates with the shaft 11.
  • the rotor 13 according to the present embodiment is an outer rotor, and rotates around the central axis of the shaft 11 at the radially outer side of the housing member.
  • a predetermined gap is provided between the rotor 13 and the housing member 12.
  • the rotor 13 has a rotor cylindrical portion 13 a surrounded by the outer periphery of the housing, and a rotor cover 13 b covering the upper portion of the housing.
  • a rotor magnet 25 is provided on the inner surface of the rotor cylindrical portion 13a at a position facing the stator 14 in the radial direction. In the present embodiment, twelve rotor magnets 25 are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the rotor lid 13 b is disk-shaped and has a central opening 26 at its center.
  • the shaft 11 extends axially through the central opening 26 of the rotor lid 13b.
  • the rotor cover 13 b is fixed to the shaft 11.
  • Eight fan-shaped openings 27 penetrating in the axial direction are provided around the central opening 26 of the rotor lid 13 b.
  • Each fan-shaped opening 27 has a fan-shape that extends radially outward.
  • an impeller portion 28 that protrudes axially downward is provided on the inner surface of the rotor lid 13 b.
  • eight impeller portions 28 are positioned between the eight fan-shaped openings 27.
  • the impeller portion 28 is a member that generates a negative pressure between the rotor cover 13 b and the housing upper portion 12 c when the rotor 13 rotates. The negative pressure generates an air flow between the rotor 13 and the housing member 12 so that the outside air passes through the fan-shaped opening 27 and flows toward the housing upper portion 12c.
  • the stator 14 has a cylindrical core back portion 14a and a plurality of teeth portions 14b radially outward from the core back portion 14a.
  • the core back portion 14 a is concentric with the shaft 11 and has a central hole 29 in the axial direction.
  • Teeth portion 14 b extends radially outward from the outer peripheral surface of core back portion 14 a.
  • the tip end of the tooth portion 14b is fitted in the opening (notch) 12e of the housing outer peripheral portion 12a.
  • Twelve teeth 14b are provided in the present embodiment, and are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the core back portion 14a.
  • a coil 18 is wound around each tooth portion 14 b via a predetermined insulator (not shown).
  • the coil 18 is configured by winding a conductive wire.
  • the coil 18 excites the stator 14.
  • the core back portion 14 a is provided with two through holes 30.
  • the through hole 30 is C-shaped as viewed in the Z-axis direction.
  • the through hole 30 penetrates the core back portion 14 a in the axial direction.
  • the bearing holder 22 is fitted in the central hole 29 of the core back portion 14a.
  • the first annular member 15 is provided on the stator 14. As shown in FIG. 2, the first annular member 15 extends radially outward as it extends axially upward. The first annular member 15 extends to a position separated from the lower side surface (inner wall) of the housing upper portion 12c by a predetermined distance. Thus, in the present embodiment, the first annular member 15 is located on the axial direction upper side of the stator 14 inside the housing member 12. As shown in FIG. 8A, the first annular member 15 has an annular base portion 15a and an enlarged diameter portion 15b which is expanded obliquely upward from the base portion 15a. The lower surface 15aL of the base 15a contacts the core back portion 14a.
  • the inner diameter and the outer diameter of the first annular member 15 are constant at the base 15 a.
  • the inner diameter and the outer diameter of the first annular member 15 increase in the enlarged diameter portion 15 b as they move upward in the axial direction.
  • the upper surface 15bU of the enlarged diameter portion 15b is an annular flat surface.
  • the heat release chamber 36 (FIG. 9) described later includes the upper surface 15bU of the first annular member 15, the lower surface (inner wall) of the housing upper portion 12c, the inner surface (inner wall) of the housing outer peripheral portion 12a, and the housing inner peripheral portion 12b. Between the inner surface (inner wall) of the The first annular member 15 has an inclined structure by the enlarged diameter portion 15b.
  • the first annular member 15 is a guide member for causing the cooling medium CM to flow toward the housing outer peripheral portion 12a.
  • the first annular member 15 is made of, for example, aluminum or resin.
  • the second annular member 16 is provided under the core back portion 14 a.
  • the second annular member 16 extends downward in the axial direction from the lower surface of the core back portion 14a.
  • the second annular member 16 extends to a position separated from the upper surface (inner wall) of the lower housing portion 12d by a predetermined distance.
  • the second annular member 16 is located below the stator 14 in the axial direction inside the housing member 12.
  • the second annular member 16 is a substantially annular member as shown in FIG. 8 (b).
  • the outer diameter of the second annular member 16 is constant, and the inner diameter is expanded downward.
  • the shape of the second annular member 16 generally extends radially outward as it goes axially downward.
  • the lower surface 16a and the upper surface 16b of the second annular member 16 are annular flat surfaces.
  • the second annular member 16 is made of, for example, aluminum or resin.
  • the drive circuit 17 is, for example, a circuit board, and is an example of a circuit element.
  • the drive circuit 17 is a disk-shaped member centered on the central axis of the shaft 11.
  • the drive circuit 17 is provided above the lower housing portion 12d by a predetermined distance.
  • the drive circuit 17 is also separated from the stator 14 by a predetermined distance.
  • Power to the drive circuit 17 is supplied from below the housing member 12 from a power line (not shown) connected to the drive circuit 17 through the housing lower part 12d.
  • a chip 17 a such as a microcomputer is mounted on the drive circuit 17.
  • the microcomputer outputs a motor drive signal.
  • a Hall sensor (Hall element) 31 is attached to the outer surface of the lower housing portion 12d. Further, at the lower end of the shaft 11, a sensor magnet (not shown) is attached. The Hall sensor 31 detects the rotational position of the shaft 11 (that is, the rotational position of the rotor 13) by detecting the magnetic field of the sensor magnet using the Hall effect.
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the motor 10.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a passage through which the cooling medium CM in the left half of FIG. 9 flows.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the movement of the cooling medium CM at a low temperature.
  • a stator 14 and a drive circuit 17 are provided in the hollow interior of the housing member 12. In the present embodiment, as shown in FIG.
  • the space other than the stator 14 and the drive circuit 17 is a cooling chamber 35, a heat radiation chamber 36, a first connection path 37, and a second It is divided into connection way 38 and.
  • the cooling medium CM is filled in the cooling chamber 35, the heat radiation chamber 36, the first connection path 37, and the second connection path 38.
  • the cooling chamber 35 is provided to receive the drive circuit 17, the second annular member 16 and the coil 18 from the lower side inside the housing member. More specifically, the cooling chamber 35 has a space from the upper surface of the lower portion 12d of the housing member 12 to the lower end of the through hole 30 of the core back portion 14a and a space from the upper surface of the lower portion 12d of the housing member 12 to the lower surface of the teeth portion 14b. And a space between the teeth 14b along the inner surface of the outer peripheral portion 12a of the housing member 12, and a space from the upper surface of the teeth 14b to the lower end of the outer peripheral surface 15c of the first annular member 15; Including.
  • the heat radiation chamber 36 is provided on the upper side inside the housing member.
  • the heat dissipation chamber 36 includes a space from the upper surface 15 b U of the enlarged diameter portion 15 b of the first annular member 15 to the lower surface of the upper portion 12 c of the housing member 12.
  • the first connection path 37 and the second connection path 38 connect the cooling chamber 35 and the heat radiation chamber 36.
  • the first connection path 37 and the second connection path 38 extend in the vertical direction (Z-axis direction).
  • the first connection path 37 includes a space between the outer circumferential surface 15 c of the first annular member 15 and the inner surface of the outer circumferential portion 12 a of the housing member 12.
  • the vertically lower end of the first connection path 37 is connected to the vertically upper outlet end of the cooling chamber 35.
  • the vertically upper end of the first connection path 37 is connected to the vertically lower inlet side end of the heat dissipation chamber 36.
  • the second connection path 38 includes a space between the inner circumferential surface 15 d of the first annular member 15 and the inner surface of the inner circumferential portion 12 b of the housing member 12, and the through hole 30 of the core back portion 14 a.
  • the vertically lower end of the second connection passage 38 is connected to the vertically upper inlet end of the cooling chamber 35.
  • the upper end in the vertical direction of the second connection path 38 is connected to the outlet-side end in the vertical direction below the heat dissipation chamber 36.
  • the minimum dimension of the first connection path 37 in the direction (X-axis direction, Y-axis direction) orthogonal to the direction (Z-axis direction) in which the first connection path 37 extends is that at least a part of the vaporized cooling medium CM is the first connection It is sized to stay in the passage 37.
  • the minimum dimension of the first connection passage 37 in the direction perpendicular to the direction in which the first connection passage 37 extends in this embodiment is the dimension in the radial direction between the first annular member 15 and the housing outer peripheral portion 12 a.
  • the cooling chamber 35 cools the drive circuit 17 which is a heating element and the stator 14 (coil 18).
  • the cooling chamber 35 is a first cooling space 35a which is a space surrounding the drive circuit 17 and a space which is formed on the upper side of the first cooling space 35a and extends to the vicinity of the outer peripheral surface 15C of the first annular member 15.
  • a second cooling space 35b (in the following description, the first cooling space may be referred to as a first cooling chamber, and the second cooling space may be referred to as a second cooling chamber).
  • the drive circuit 17 is located in the first cooling chamber 35 a and the coil 18 is located in the second cooling chamber 35 b.
  • the first cooling chamber 35a and the second cooling chamber 35b are continuous, and the cooling chamber 35 is constituted by two cooling chambers.
  • the heating element (the drive circuit 17 and the coil 18) is accommodated in the cooling chamber 35.
  • the plurality of teeth portions 14b of the stator 14 and the coils 18 are located in the second cooling chamber 35b.
  • the cooling medium CM flows from the first cooling chamber 35a to the second cooling chamber 35b.
  • the cooling medium CM flows through the gaps between the plurality of teeth portions 14 b of the stator 14 and the coils 18.
  • the first connection path 37 extends axially upward from the cooling chamber 35 along the housing outer peripheral portion 12 a and reaches the heat dissipation chamber 36.
  • the first connection passage 37 is divided by the enlarged diameter outer peripheral surface 15C of the first annular member 15 and the inner surface of the housing outer peripheral portion 12a.
  • the heat radiation chamber 36 is formed below the upper housing portion 12c.
  • the heat release chamber 36 releases the heat of the cooling medium CM to the outside.
  • the heat radiation chamber 36 is located on the axial direction upper side of the coil 18 (stator 14) which is a heating element.
  • the heat dissipation chamber 36 is an annular space.
  • a heat sink 19 is provided above the heat dissipation chamber 36 in the vertical direction.
  • the heat sink 19 is an example of a heat absorbing portion.
  • the heat sink 19 absorbs heat from the cooling medium CM in the heat dissipation chamber 36.
  • the configuration of the heat absorbing portion is not limited to the heat sink as long as it can absorb the heat from the cooling medium CM in the heat dissipation chamber 36.
  • the heat sink 19 is made of, for example, a member having a relatively high thermal conductivity.
  • the impeller portion 28 provided below the rotor lid generates a negative pressure between the rotor lid 13b and the housing upper portion 12c when the rotor 13 rotates, and this negative pressure generates an air flow, and the housing upper portion 12a Can be cooled (the air can be blown into the heat radiation chamber 36).
  • the impeller 28 formed on the rotor cover 13 b also promotes the heat dissipation from the heat dissipation chamber 36.
  • the second connection path 38 extends axially downward from the heat dissipation chamber 36 along the housing inner circumferential portion 12 b to reach the cooling chamber 35.
  • the second connection passage 38 is divided by the inner circumferential surface 15D of the first annular member 15 and the through hole 30 provided in the core back portion 14a.
  • the cooling in this embodiment has three cooling phases: a first cooling phase, a second cooling phase, and a third cooling phase.
  • the three cooling phases can be switched as appropriate according to the temperature of the heat generating body, and the heat generating body can be efficiently cooled.
  • the three cooling phases are switched in the order of the first cooling phase, the second cooling phase, and the third cooling phase as the temperature of the heating element increases.
  • FIG. 11 shows the movement of the cooling medium in the first cooling phase.
  • the first cooling phase is a phase for cooling the heating element (the drive circuit 17 and the coil 18) by the convection CF of the cooling medium CM generated in the cooling chamber 35.
  • the motor 10 starts and the temperature of the heating element starts to rise, the temperature of the cooling medium CM located around the heating element also rises.
  • the temperature-increased cooling medium CM rises in the cooling chamber 35, and convection CF occurs. That is, in the present embodiment, when the temperature of the cooling medium CM rises, convection CF of the cooling medium CM is generated in the cooling chamber 35.
  • the cooling medium CM in the cooling chamber 35 is agitated by the convection CF.
  • the cooling medium CM located around the heating element can be circulated in the cooling chamber 35, and the heating element can be cooled.
  • the temperature of the heating element is lower than the boiling point of the cooling medium CM.
  • the cooling chamber 35 and the heat radiation chamber 36 are connected only by the first connection path 37 and the second connection path 38. Therefore, in the state of FIG. 11, the circulation of the cooling medium CM is less likely to occur between the cooling medium CM in the cooling chamber 35 and the cooling medium CM in the heat radiation chamber 36.
  • the cooling medium CM in the cooling chamber 35 absorbs the heat of the heating element and dissipates the heat to the outside, the temperature of the cooling medium tends to be relatively low. In the state of FIG. 11, the temperature of the cooling medium CM in the heat radiation chamber 36 is kept relatively low.
  • the cooling medium CM is also connected to the first connection passage 37 and the second connection passage 38 connecting the cooling chamber 35 and the heat radiation chamber 36. Temperature is kept relatively low. In particular, since the first connection path 37 is close to the outside air, the temperature of the cooling medium CM is kept low. The cooling by the first cooling phase is cooling when the temperature of the cooling medium CM is relatively low.
  • the cooling phase is the first cooling Shift from the phase to the second cooling phase.
  • evaporation of the cooling medium starts, but the amount of evaporation is small, and it is assumed that circulation CY (FIG. 9) of the cooling medium CM is unlikely to occur between the cooling chamber 35 and the radiation chamber 36. .
  • the second cooling phase is a phase for cooling the heating element by the convection CF of the cooling medium CM and the vaporization of the cooling medium CM.
  • the cooling medium CM around the heat generating body is vaporized to generate air bubbles made of the gas of the cooling medium CM. Therefore, the heat of the heat generating body is absorbed by the latent heat when the cooling medium CM is vaporized, and the heat generating body is cooled.
  • the heating element is also cooled by the vaporization of the cooling medium CM in addition to the convective CF. Therefore, the effect of cooling the heating element in the second cooling phase is greater than the effect of cooling the heating element in the first cooling phase.
  • the bubbles generated in the second cooling phase rise upward in the vertical direction (+ Z side) and move, for example, into the first connection path 37.
  • the temperature of the cooling medium CM in the first connection path 37 is kept relatively low.
  • the air bubbles moved in the first connection path 37 condense and return to the liquid again.
  • the air bubbles may move to the heat dissipation chamber 36 via the first connection path 37.
  • the temperature of the cooling medium CM is kept relatively low, so the air bubbles moved into the heat dissipation chamber 36 condense and return to the liquid again.
  • the cooling medium CM in the cooling chamber 35 when the cooling medium CM in the cooling chamber 35 is vaporized, at least a part of the vaporized cooling medium CM condenses in either the first connection path 37 or the radiation chamber 36.
  • the heating element is cooled by the second cooling phase and the temperature of the heating element becomes lower than the boiling point of the cooling medium CM, the cooling phase returns from the second cooling phase to the first cooling phase.
  • FIG. 9 shows the flow of the cooling medium CM in the third cooling phase.
  • the third cooling phase is a phase for cooling the heating element by the vaporization of the cooling medium CM and the circulation CY of the cooling medium CM generated between the cooling chamber 35 and the heat radiation chamber 36.
  • the circulation CY and the air bubble B of the refrigerant are shown only in the left half of the housing member 12 in FIG. 9, the same circulation CY and the air bubble B occur in the right half of the housing member 12 as well.
  • the minimum dimension of the first connection path 37 is a value that facilitates retention of the bubble B, which is the vaporized cooling medium CM, in the first connection path 37. Therefore, when the amount of the air bubbles B increases, the air bubbles B stay in the first connection path 37. As a result, a pressure difference is generated between the upper end of the first connection passage 37 and the upper end of the second connection passage 38. That is, the pressure at the upper end of the first connection path 37 is smaller than the pressure at the upper end of the second connection path 38. The pressure difference causes the cooling medium CM in the second connection passage 38 to move downward in the vertical direction by gravity and flow into the cooling chamber 35.
  • the cooling medium CM in the cooling chamber 35 when a part of the cooling medium CM in the cooling chamber 35 is vaporized, the vaporized cooling medium CM (bubbles B) moves into the first connection path 37. Then, in the third cooling phase, the cooling medium CM of the cooling chamber 35 flows to the heat dissipation chamber 36 via the first connection path 37, and the cooling medium CM of the heat dissipation chamber 36 is via the second connection path 38. A circulation CY flowing to the side is generated. The cooling medium that has entered the heat radiation chamber 36 from the first connection path 37 is cooled in the heat radiation chamber 36, and the air bubbles B return to liquid.
  • the cooling medium CM in the heat dissipation chamber 36 Since the temperature of the cooling medium CM in the heat dissipation chamber 36 is kept relatively low in the first cooling phase and the second cooling phase, the cooling medium CM in the heat dissipation chamber 36 is moved into the cooling chamber 35 by the circulation CY. Thus, the heating element can be sufficiently cooled.
  • the temperature of the refrigerant medium CM drops to, for example, about room temperature and ambient temperature in the heat radiation chamber 36.
  • the heating element in addition to the vaporization of the cooling medium CM, the heating element is also cooled by the circulation CY of the cooling medium CM. Therefore, the effect of cooling the heating element in the third cooling phase is greater than the effect of cooling the heating element in the second cooling phase.
  • the flow velocity of the circulation CY of the cooling medium CM generated by gravity is faster than the flow velocity of the convective CF of the cooling medium CM. As a result, the effect of cooling the heating element is improved.
  • the cooling medium CM in the cooling chamber 35 having a relatively high temperature flows into the heat dissipation chamber 36.
  • the relatively high temperature cooling medium CM flowing from the cooling chamber 35 is cooled in the heat release chamber 36 and is relatively low in temperature. And flow into the cooling chamber 35 again.
  • the cooling medium CM that has passed through the heat release chamber 36 moves downward through the second connection path 38 by its own weight and reaches the cooling chamber 35.
  • the air bubbles B present in the first connection path 37 move to the heat dissipation chamber 36 together with the cooling medium CM which is a liquid by the circulation CY of the cooling medium CM, and are condensed.
  • the cooling phase automatically changes from the first cooling phase to the third cooling phase according to the temperature of the heat generating element.
  • an appropriate cooling phase is performed according to the temperature of the heating element, and the heating element can be efficiently cooled.
  • the motor 10 has a cooling structure utilizing boiling cooling.
  • the heating element can be effectively cooled by the convection of the cooling medium CM, the vaporization, and the circulation CY. Therefore, the cooling efficiency of the motor 10 can be improved. Further, for example, the amount of the vaporized cooling medium CM can be reduced as compared with the case of cooling the heating element only by the vaporization of the cooling medium CM. As a result, there is no need to provide a large condenser for condensing the air bubbles B, and the enlargement of the cooling structure of the motor 10 can be suppressed.
  • the circulation CY of the cooling medium CM can be generated by using the air bubbles B and using the gravity acting on the cooling medium CM as the driving force. As a result, in the cooling medium CM, the flow rate of the circulation CY is faster than the flow rate of the convective CF. Therefore, according to the present embodiment, the cooling efficiency of the motor 10 can be improved.
  • the generated air bubbles B are condensed either in the first connection path 37 or the heat dissipation chamber 36 in which the temperature of the cooling medium CM is kept relatively low. Therefore, there is no need to provide a condenser. Further, since the rotor 13 is provided outside the housing member 12, heat is less likely to build up inside the housing member 12. When the rotor 13 rotates, an air flow is generated between the rotor 13 and the housing member 12 by the impeller 28 provided on the rotor 13. Since the air flow cools the heat release chamber 36, the heat release chamber 36 can be kept at a low temperature.
  • the whole of the heat dissipation chamber 36 is located vertically above the cooling chamber 35. Therefore, in the third cooling phase, the gravity CY of the cooling medium CM is used to easily cause the circulation CY of the cooling medium CM to occur between the cooling chamber 35 and the heat radiation chamber 36.
  • the first annular member 15 is located on the axial direction upper side of the stator 14 inside the housing member, and extends outward in the radial direction toward the axial direction upper side. Therefore, the first annular member 15 guides the cooling medium CM (bubbles B) to flow toward the housing outer peripheral portion 12 a by the inclined structure by the enlarged diameter portion.
  • the housing outer peripheral portion 12a is exposed to the outside air and is cooled by the rotation of the rotor 13, so the temperature is kept low. Therefore, the cooling medium CM (air bubble B) is easily cooled in the first connection path 37.
  • the second annular member 16 is located axially below the stator 14 inside the housing member, and extends radially outward toward the axially lower side. Therefore, the second annular member 16 regulates the flow of the air bubbles B generated in the vicinity of the drive circuit 17 from the cooling chamber 35 to the second connection path 38.
  • the drive circuit 17 and the coil 18, which are heating elements are accommodated in the cooling chamber 35, and are immersed in the insulating cooling medium CM. That is, the cooling medium CM directly contacts the heating element. Therefore, the heating medium can be more easily cooled by the cooling medium CM, and the cooling efficiency of the motor 10 can be further improved.
  • the motor 10 of the present embodiment performs cooling by immersion boiling cooling using boiling of the cooling medium CM. Therefore, the motor 10 of the present embodiment has a higher cooling performance than air cooling.
  • the motor 10 of the present embodiment since the coil 18 and the drive circuit 17 are located in the cooling chamber 35, the coil 18 and the drive circuit 17 can be integrally cooled. Therefore, the motor 10 of the present embodiment can improve the cooling efficiency without enlarging the cooling structure. As the size and output of the motor increase, the heat generation of the motor may also increase. As the miniaturization and output increase of the motor progresses, in particular, a motor having excellent cooling performance like the motor 10 of the present embodiment is required.
  • the shaft 11 is centered on the central axis extending in the Z direction, but may be centered on a central axis extending in a predetermined direction other than the Z direction.
  • the cooling medium CM may not have insulation.
  • the cooling medium CM may be water.
  • the parts (for example, the drive circuit 17 and the coil 18) in contact with the cooling medium are subjected to the insulation treatment.
  • the drive circuit 17 may not be provided in the hollow interior of the housing member 12.
  • the heating element cooled by the cooling medium CM is the coil 18.
  • the housing member 12 is composed of the housing outer peripheral portion 12a, the housing inner peripheral portion 12b, the housing upper portion 12c, and the housing lower portion 12d
  • the housing member 12 may have a substantially cylindrical shape with a bottom. In this case, a lid that replaces the housing upper portion 12c is separately provided.
  • the impeller portion 28 that generates a negative pressure between the rotor 13 and the housing member 12 with the rotation of the rotor 13 is provided on the inner surface of the rotor cover portion 13b, it is also provided on the inner surface of the rotor cylindrical portion 13a It is also good.
  • the housing member 12 has a two-piece structure which can be divided up and down, it may have another structure (for example, a one-piece structure or a three-piece structure).
  • the number of through holes 30 is not limited to two. For example, it may be one, or three or more.
  • the first bearing 23 and the second bearing 24 are held by the bearing holder 22, the first bearing 23 and the second bearing 24 may be held by the housing member 12. In that case, the bearing holder 22 may be omitted.
  • a bracket may be provided between the housing member 12 and the bearings 23, 24, and the bearings 23, 24 may be held by the brackets.
  • the rotor 13 may hold the first bearing 23. In this case, the shaft 11 does not rotate, and the rotor becomes an axially fixed outer rotor.
  • the shape of the cross section (XY cross section) orthogonal to the extending direction (Z axis direction) of the first connection path 37 is not limited to the illustrated shape.
  • the shape of the cross section (XY cross section) orthogonal to the extending direction (Z axis direction) of the second connection path 38 is also not limited to the illustrated shape.
  • the minimum dimension of the first connection path 37 in the direction (X-axis direction, Y-axis direction) orthogonal to the direction (Z-axis direction) in which the first connection path 37 extends is that at least a part of the vaporized cooling medium CM is the first connection It does not have to be large enough to stay in the passage 37. That is, the minimum cross-sectional dimension is not particularly limited as long as the circulation CY of the cooling medium CM is generated in the route of cooling chamber 35 ⁇ first connection path 37 ⁇ heat radiation chamber 36 ⁇ second connection path 38 ⁇ cooling chamber 35.
  • the stator 14 may not have the radially inner portion (the portion where the through hole 30 is formed) of the core back portion 14 a. Since the teeth portion 14b is held by the housing outer peripheral portion 12a, the stator 14 can be held by the housing member 12 even without the radially inner portion of the core back portion 14a. In this case, the through hole 30 is not provided in the core back portion 14a, but if there is no radially inner portion of the core back portion 14a, the space occupied by the portion is made empty, and a passage replacing the through hole 30 is formed. It will be.
  • the apparatus to which the motor 10 of this embodiment is applied is not specifically limited, You may mount in apparatuses other than a drone or an electric aircraft. The configurations described above can be combined appropriately as long as they do not contradict each other.
  • Embodiment 2 a motor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 to 27.
  • the same numerals are attached and detailed explanation is omitted.
  • the same cooling medium CM as that of the first embodiment is used.
  • FIG. 12 is a perspective view showing the appearance of the motor 110 of the second embodiment.
  • the motor 110 has a shaft 111 centered on a central axis J extending in the Z direction, a substantially cylindrical housing member 112 having the same central axis as the shaft 111, and a housing member in external appearance. And a rotor 113 positioned outside 112.
  • the rotor 113 has a rotor cylindrical portion 113 a and a rotor lid portion 113 b.
  • the motor 110 has a motor base 140 located below the housing member 112.
  • the motor base 140 has an annular body 141 having a predetermined height, and a cylindrical tube 142 connected to the outer peripheral wall of the body 141.
  • the rotor 113 rotates radially outward of the housing member 112 with the central axis J of the shaft 111 as a rotation center.
  • the housing member 112 supports the shaft 111.
  • the rotor 113 rotates on the radially outer side of the housing member 112, so that the motor 110 of the present embodiment is also an outer rotor type motor.
  • the motor 110 can be used, for example, in a drone or an electric aircraft.
  • the direction in which the central axis J extends is referred to as the Z direction
  • the direction in which the tube portion 142 extends is referred to as the X direction
  • the direction perpendicular to the Z direction and the X direction is referred to as the Y direction.
  • FIG. 13 is a vertical cross-sectional view taken along line XIII-XIII of FIG.
  • FIG. 14 is a view of FIG. 13 viewed from the Y direction.
  • the motor 110 includes a shaft 111 extending in the direction of the central axis J, a rotor 113 fixed to the shaft 111, a housing member 112 positioned radially inward of the rotor 113, and the inside of the housing member 112. And a drive circuit board 117 provided below the stator.
  • the stator 114 is located radially outward of the shaft 111 inside the housing member 112. For example, when the motor 110 is used for a drone, the driving force of the motor 110 is transmitted to the blade 145 located above the motor 110 via the output end 111 a of the shaft 111.
  • the rotor 113 is fixed to the shaft 111 and rotates with the shaft 111.
  • the rotor 113 rotates radially outward of the housing member 112 with the central axis J of the shaft 111 as a rotation center.
  • a predetermined gap is provided between the rotor 113 and the housing member 112.
  • the rotor 113 has a rotor cylindrical portion 113a surrounded by the outer side of the housing, and a rotor cover 113b covering the upper portion of the housing.
  • a rotor magnet 125 (FIG. 23) is provided on the inner surface of the rotor cylindrical portion 113a at a position facing the stator 114 in the radial direction.
  • the rotor magnets 125 are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the rotor cover 113b has a disc-like top 150a and a cylindrical cylindrical part 150b extending axially downward from the top.
  • the cylindrical portion 150 b has a rotor opening 151 opening in a direction perpendicular to the central axis J.
  • the rotor openings 151 of the present embodiment are openings penetrating the cylindrical portion 150 b in the radial direction, and as shown in FIG. 15B, a plurality of rotor openings 151 are provided at predetermined intervals in the circumferential and axial directions of the cylindrical portion 150 b.
  • the shaft 111 extends axially through the central opening 126 (FIG. 15A) of the rotor lid 113b.
  • the rotor cover 113 b is fixed to the shaft 111.
  • the lower portion of lower portion 112 d of housing member 112 is located within motor base 140. Further, the lower portion 112 d of the housing member 112 is provided with a space filled with the cooling medium.
  • FIG. 15A is a perspective view of the rotor lid 113b as viewed from below.
  • a plurality of fins 152 extend axially downward from the inner surface of the top 150a of the rotor lid 113b.
  • Each fin 152 is a substantially rectangular plate member which is gently bent.
  • the fins 152 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction. When the rotor 113 rotates, the fins 152 generate a negative pressure between the rotor cover 113 b and the housing upper portion 112 c.
  • FIG. 15B is a view of the rotor cover 113b as viewed from the Y direction.
  • FIG. 16 is a perspective view of the rotor cylindrical portion 113a as viewed from below.
  • convex portions 153 projecting radially inward are provided at predetermined intervals in the circumferential direction. Between the convex portions 153, the concave portions 154 are formed.
  • the rotor magnet 125 is disposed in the recess 154.
  • the convex portion 153 positions the rotor magnet 125.
  • FIG. 17 shows a state in which the rotor cover 113b is removed from the state of FIG.
  • FIG. 18 shows a state in which the rotor cylindrical portion 113a and the motor base 140 are removed from FIG.
  • the housing member 112 includes a housing outer portion 112a, a housing upper portion 112c supporting the shaft 111 via the first bearing 123, a cylindrical portion 112f surrounding the shaft, and a housing lower portion And 112d.
  • FIG. 19 shows a state in which the upper housing portion 112c is removed from FIG.
  • the housing outer side portion 112 a is configured of an upper ring portion 160, an umbrella portion 161 and a seal member 162.
  • FIG. 20 shows a state in which the first bearing 123 and the upper ring portion 160 are removed from the state of FIG.
  • FIG. 21 is a horizontal cross-sectional view of FIG. 14 taken along line XXI-XXI.
  • FIG. 22 shows only the stator 114. As shown in FIG. In FIG. 21, only seven rotor magnets 125 are shown (in fact, there are fourteen rotor magnets 125). Moreover, in FIG. 22, the coil 118 wound around the teeth part 114b is abbreviate
  • the stator 114 has a cylindrical core back portion 114a, a plurality of teeth portions 114b radially outwardly extending from the core back portion 114a, and a tip end of the teeth portion 114b. And an umbrella portion 161 extending in a direction.
  • the inner circumferential surface 163 of the core back portion 114a is annular.
  • the core back inner circumferential surface 163 is provided with four protrusions 167 projecting radially inward.
  • the core back portion 114 a is concentric with the shaft 111 and has a central hole 129 in the axial direction. Teeth portion 114 b extends radially outward from the outer peripheral surface of core back portion 114 a.
  • a seal member 162 is disposed between adjacent umbrella portions 161.
  • the housing outer side portion 112 a is constituted by the umbrella portion 161, the seal member 162 and the upper ring portion 160.
  • twelve teeth portions 114 b are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the core back portion 114 a.
  • a coil 118 is wound around each tooth portion 114b via a predetermined insulator (not shown). The coil 118 excites the stator 114.
  • the housing outer side portion 112 a surrounds the teeth portion 114 b of the stator 114 around which the coil 118 is wound. As can be seen from FIG. 19, the stator 114 is housed in the housing member 112. As shown in FIGS.
  • each umbrella portion 161 is in the form of a rectangular curved plate and has a curved surface parallel to the circumferential surface of the rotor cylindrical portion 113a (FIG. 16).
  • An umbrella notch portion 161 a is provided on the radially inner side surface of the umbrella portion 161.
  • Each seal portion 162 b (FIG. 26) of the seal member 162 is disposed in two adjacent umbrella cutouts 161 a.
  • the housing member 112 has a cylindrical housing outer portion 112a centered on the central axis J and a cylindrical portion 112f smaller in diameter than the housing outer portion 112a.
  • An annular housing upper portion 112c connecting the housing outer side portion 112a and the upper side of the cylindrical portion 112f, and an annular housing lower portion 112d connecting the housing outer side portion 112a and the lower side of the cylindrical portion 112f.
  • the housing lower portion 112 d is located below the stator 114.
  • the cylindrical portion 112 f has a substantially cylindrical shape extending axially upward from the inner peripheral surface of the lower housing portion 112 d.
  • the lower housing portion 112d and the cylindrical portion 112f are integrated.
  • the space defined by the housing outer portion 112a, the cylindrical portion 112f, the housing upper portion 112c, and the housing lower portion 112d is referred to as the hollow interior of the housing member.
  • the housing member 112 is made of, for example, metal or resin. In the case of metal, an insulating paint is applied to a predetermined location on the inner surface of the housing member 112.
  • a stator 114 is provided in the hollow interior of the housing member 112.
  • the inside of the housing member 112 is filled with a cooling medium CM.
  • the cooling medium CM is a liquid at room temperature, and inside the housing member 112, the coil 118 is immersed by the cooling medium CM.
  • coil 118 Since coil 118 generates heat while motor 110 is driven, it may be referred to as a heating element in the following description.
  • the coil 118 is provided to be in contact with the umbrella portion 161, which is the radially inner side surface of the housing outer side portion 112a. According to this configuration, the gap between the coil 118 and the rotor magnet 125 can be further reduced, and torque performance can be easily improved.
  • FIG. 23 is a horizontal cross-sectional view similar to FIG. 21, but also illustrating a cylindrical portion 112f, a rotor cylindrical portion 113a, and a rotor magnet 125. Since the teeth portions 114b around which the coil 118 is wound are disposed at intervals in the circumferential direction, a gap is formed between the adjacent teeth portions 114b. This gap is the cooling chamber 135 through which the cooling medium CM passes. That is, the cooling chamber 135 includes a second cooling chamber 135b described later.
  • the cylindrical portion 112f is located radially inward of the central hole 129 of the core back portion 114a.
  • the cylindrical portion 112f has a cylindrical portion outer peripheral surface 164 in contact with the core back inner peripheral surface 163 of the core back portion 114a, and the cylindrical outer peripheral surface 164 has a first outer peripheral recess 165 recessed inward in the radial direction. It is provided in 12 places.
  • the shape of the first outer peripheral recess 165 is convex when viewed from the axial direction.
  • a space (a convex space in a plan view) provided between the first outer peripheral recess 165 and the core back inner peripheral surface 163 constitutes a connection path 138 through which the cooling medium CM passes.
  • the connection passage 138 is a cooling medium passage having the same role as the second connection passage 38 of the first embodiment. That is, the core back portion 114 a and the housing member 112 face each other with a gap in the radial direction.
  • second outer peripheral recesses 166 which are recessed inward in the radial direction are provided on the cylindrical portion outer peripheral surface 164.
  • the shape of the second outer peripheral recess 166 is substantially rectangular when viewed from the axial direction.
  • the second outer peripheral recess 166 is recessed radially inward of the first outer peripheral recess 165.
  • the four protrusions 167 protruding radially inward from the core back inner circumferential surface 163 are respectively inserted into the four second outer peripheral recesses 166.
  • the cylindrical portion 112 f surrounds the shaft 111.
  • the cylindrical portion 112 f has a cylindrical portion inner circumferential surface 168 which is separated by a predetermined distance in the radial direction from the shaft 111 and which surrounds the shaft 111.
  • the cylindrical portion inner circumferential surface 168 is provided with a radiation fin 170 projecting radially inward.
  • a plurality of heat radiation fins 170 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • An inner space 172 located radially inward of the cylindrical portion 112 f is provided between the outer peripheral surface 111 b of the shaft 111 and the cylindrical inner peripheral surface 168.
  • the inner space 172 extends in the axial direction.
  • the inner space 172 is an air passage into which external air entering from the rotor opening 151 flows.
  • FIG. 24 is a view showing only the housing upper portion 112c.
  • the housing upper portion 112c has a flat plate annular portion 174 having a central opening 173 which is an opening penetrating in the axial direction, and a bearing holder portion 175 axially extending from the inner periphery of the central opening 173.
  • a heat sink 119 provided on the top surface of the flat annular portion 174.
  • the flat annular portion 174 is flat and annular.
  • a plurality of heat sinks 119 extend radially outward from the central opening 173. The heat sink 119 makes it easy to dissipate the heat inside the housing member 112 to the outside.
  • the four bearing holder portions 175 are provided at equal intervals in the circumferential direction, and duct portions 177 are provided between the adjacent bearing holder portions.
  • the first bearing 123 is held by the bearing holder portion 175.
  • the duct portion 117 is an opening provided axially between the first bearing 123 and the flat plate annular portion 174.
  • the second bearing 124 located below the first bearing 123 is located above the motor base 140, as shown in FIG.
  • the shaft 111 is rotatably supported around the central axis J by the first bearing 123 and the second bearing 124.
  • the upper side of the gap between the adjacent bearing holder portions is closed to form a duct portion 177 through which air passes.
  • the air inlet of the duct portion 177 is located radially outward of the first bearing 123.
  • the inner circumferential portion of the flat annular portion 174 between the adjacent bearing holders has a slope 178 which is inclined downwardly in the axial direction as it goes radially inward. Accordingly, the duct portion 177 is inclined downward inward in the radial direction and extends toward the shaft 111.
  • the rotor opening 151 is in communication with the duct portion 177.
  • the duct portion 177 is in communication with the air passage 172. With this configuration, the air flowing into the rotor 113 through the rotor opening 151 smoothly flows into the air passage 172.
  • FIG. 25 is a view showing a housing lower portion 112 d, a cylindrical portion 112 f, and a seal member 162.
  • FIG. 26 is a view showing only the seal member 162.
  • the seal member 162 has an annular ring portion 162 a and a seal portion 162 b axially extending from the ring portion 162 a.
  • the seal portions 162b are provided at predetermined intervals in the circumferential direction of the ring portion 162a.
  • the ring portion 162a contacts the axial upper surface of the housing lower portion 112d.
  • the ring portion 162a is fixed to the upper axial surface of the lower housing portion 112d using an adhesive. In that case, for example, an adhesive is applied to the lower surface of the ring portion 162a, and the lower surface of the ring portion 162a is attached to the axial upper surface of the lower housing portion 112d.
  • Each seal portion 162b is a pentagon when viewed from the axial direction. As can be seen from FIGS. 22, 23 and 26, the pentagonal base 180a of each seal portion 162b and two sides 180b extending from both ends of the base are inserted into the umbrella cutout 161a, and the remaining two sides 180c are umbrella cutouts. It projects radially inward from 161a.
  • the protruding portion is a seal extension portion 184 located between the adjacent coils 118.
  • the seal extension part 184 is located between the adjacent coils 118, when the coil 118 generates heat, the heat propagates through the extension part 184 and is led radially outward, and the outer side of the stator 114 Released into The heat transfer area of the motor 110 can be increased by the presence of the extending portion 184 as compared with the case where the extending portion 184 is not provided, so that the heat dissipation performance of the motor 110 is improved.
  • four lower holes 179 are provided on the outer periphery of the lower housing portion 112d.
  • a mounting bolt is inserted into the lower hole 179 and screwed into an internal thread (not shown) of the motor base 140.
  • FIG. 27 is a vertical cross-sectional view similar to FIG. 14, but showing the flow of air A and the cooling medium CM in the motor 110 of the present embodiment.
  • the air A enters the inside of the rotor cover 113b from the rotor opening 151 of the rotor cover 113b, as indicated by the arrow G1. Thereafter, a portion of the air A travels in the direction of the shaft 111 through the duct portion 177 as indicated by the arrow G2. Then, a portion of the air A reaches the shaft 111 and flows axially downward along the shaft 111, as indicated by the arrow G3.
  • the other part of the air A goes radially outward as shown by the arrow G4, and advances between the outer periphery of the stator 114 (the outer periphery of the umbrella portion 161) and the rotor cylindrical portion 113a. That is, the air of arrow G 4 flows between the cylindrical portion 113 a of the rotor 113 and the outer side portion 112 a of the housing member 112. Therefore, in particular, the cylindrical portion 112f and the shaft 111 are cooled by the air of the arrow G3, and the outer peripheral portion of the motor 110 is cooled by the air of the arrow G4.
  • the cooling medium CM is indicated by hatching in FIG.
  • the stator 114 is located inside the housing member 112, and the space other than the stator 114 is divided into a cooling chamber 135, a heat radiation chamber 136, and a connection path 138 inside the housing member 112.
  • the cooling chamber CM, the heat radiation chamber 136 and the connection path 138 are filled with the cooling medium CM.
  • cooling chamber 135 is provided to receive the coil 118 from the lower side inside the housing member. More specifically, cooling chamber 135 has a space (an elongated space 135a extending downward from the stator in FIG. 27) provided in lower portion 112d of housing member 112, a space surrounding the lower end of coil 118 from the upper end of the space, and teeth A space provided between the parts 114 b and a space surrounding the upper end of the coil 118 are included.
  • the heat radiation chamber 136 is provided above the cooling chamber 135 inside the housing member.
  • the heat dissipation chamber 136 extends radially inward along the inner (lower) surface of the upper housing portion 122c.
  • connection path 138 extends downward along the cylindrical portion 112 f of the housing member 112 from the radially inner end of the heat dissipation chamber 136, and connects the cooling chamber 135 and the heat dissipation chamber 136.
  • the vertically lower end of the connection path 138 is connected to the vertically upper inlet end of the cooling chamber 135.
  • the cooling chamber 135 cools the coil 118 which is a heating element.
  • the cooling chamber 135 includes a first cooling chamber 135 a which is a space under the stator 114, and a second cooling chamber 135 b formed above the first cooling chamber 135 a and surrounding the stator 114 and the coil 118.
  • the coil 118 is located in the second cooling chamber 135b.
  • the first cooling chamber 135a and the second cooling chamber 135b are continuous, and the cooling chamber 135 is constituted by two cooling chambers.
  • the coil 18 which is a heating element is accommodated in the cooling chamber 135.
  • the plurality of teeth portions 114 b of the stator 114 and the coils 118 are located in the second cooling chamber 135 b.
  • the cooling medium CM flows from the first cooling chamber 135a to the second cooling chamber 135b.
  • the cooling medium CM flows through the gaps between the plurality of teeth portions 114 b of the stator 114 and the coils 118.
  • the cooling chamber 135 is connected to the heat dissipation chamber 136, there is no first connection path of the first embodiment.
  • the heat radiation chamber 136 is formed below the housing upper part 112c.
  • the heat release chamber 136 releases the heat of the cooling medium CM to the outside.
  • the heat dissipation chamber 136 is an annular space.
  • a heat sink 119 is provided above the heat dissipation chamber 136 in the vertical direction.
  • the heat sink 119 is an example of a heat absorbing portion.
  • the heat sink 119 absorbs heat from the cooling medium CM in the heat radiation chamber 136.
  • the configuration of the heat absorbing portion is not limited to the heat sink as long as it can absorb the heat from the cooling medium CM in the heat dissipation chamber 136.
  • the heat sink 119 is made of, for example, a member having a relatively high thermal conductivity.
  • the fins 152 provided under the rotor cover 113b generate negative pressure between the rotor cover 113b and the housing upper part 112c when the rotor 113 rotates, and this negative pressure generates air currents (G2, G4). And cool the housing upper portion 112c (the air can be blown to the heat radiation chamber 136). Therefore, the fins 152 formed on the rotor cover 113 b also promote heat dissipation from the heat dissipation chamber 136.
  • connection path 138 extends axially downward from the heat dissipation chamber 136 along the cylindrical portion 112 f to the cooling chamber 135.
  • the circulation of the cooling medium CM and the cooling of the heating element in the present embodiment are substantially the same as in the first embodiment except that the first connection path 37 is not provided.
  • the cooling medium CM heated by the coil 118 ascends in the cooling chamber 135 and reaches the heat dissipation chamber 136.
  • the cooling medium CM dissipates heat in the heat release chamber 136, and then travels downward through the connection path 136 to reach the cooling chamber 135.
  • a rotor opening 151 for introducing air into the motor is provided in the rotor 113, a duct portion 177 communicating with the rotor opening 151 is provided in the housing upper portion 112c, and a space (air passage) communicating with the duct portion 177 Since 172 is provided in the cylindrical portion 112 f around the shaft 111, air entering from the rotor opening 151 flows into the air passage 172 through the duct portion 177. Therefore, the wind flows around the shaft 111 inside the motor 110. The flow of the wind cools the inside of the motor 110, so heat is less likely to build up inside the motor 110.
  • a predetermined distance D1 can be secured between the bottom side 180a of the seal portion 162a and the rotor magnet 125, and the seal portion 162a.
  • a predetermined distance D2 can be secured between the bottom 180a of the rotor and the rotor convex portion 153. Therefore, even if the seal portion 162a expands radially outward due to heat, the bottom side 180a of the seal portion 162a does not contact the rotor magnet 125 or contact with the rotor convex portion 153. Further, the radial gap (air gap) between the rotor magnet 125 and the umbrella portion 161 (stator 114) can be reduced.
  • FIG. 28 to 30 show a housing member 112 and a stator 114 according to a modification.
  • 28 is a perspective view
  • FIG. 29 is a plan view
  • FIG. 30 is a perspective view of a plate member 193 (described later).
  • the stator 114 does not have the umbrella portion 161. That is, as in the first embodiment, the stator 114 includes an annular core back portion 114a and a plurality of teeth portions 114b extending radially outward from the core back portion 114a, and a coil 118 is provided to each of the teeth portions 114b.
  • FIG. 28 shows a state in which the three plate members 193 are removed in order to facilitate understanding of the structure of the modified example (so that the tip end face 132 can be seen).
  • the housing member 114 of the modified example is different from the housing member of the second embodiment in the structure of the housing outer side portion 112a.
  • the housing outer side portion 112 a surrounding the stator 114 of the modified example is formed between the annular lower side annular portion 191, a plurality of columnar portions 192 extending axially upward from the lower side annular portion 191, and the plurality of columnar portions 192.
  • a plurality of plate members 193 provided on the The columnar portions 192 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • the shape of each columnar portion 192 is columnar.
  • the number of plate-like members 193 is equal to the number of teeth 114b.
  • the housing member 112 has a housing upper portion for supporting the shaft 111 as in the second embodiment.
  • the housing upper portion is provided to cover the upper side of the housing outer side portion 112a shown in FIG.
  • the lower annular portion 191 and the columnar portion 192 are integrally formed, and may be referred to as a core socket.
  • the plate member 193 may also be referred to as a seal core.
  • the plate member 193 is made of, for example, an iron bulk material.
  • the radially inner surfaces (inner peripheral surfaces) of the plurality of plate members 193 are in contact with the tip end portions 132 of the plurality of teeth.
  • the plurality of columnar portions 192 are located between the plurality of plate-like members 193.
  • the radially outer surface (outer peripheral surface) 193a of the plate-like member 193 has the same diameter as the radially outer surface (outer peripheral surface) 191a of the lower annular portion 191 (FIG. 28).
  • a surface (outer peripheral surface) 192 a located on the radially outer side of the columnar portion 192 also has the same diameter as the outer peripheral surface 191 a of the lower annular portion 191.
  • the housing outer side portion 112a is closed by the lower annular portion 191, the columnar portion 192, and the plate-like member 193, so the cooling medium CM does not leak from the housing outer side portion 112a. Since the lower annular portion 191, the columnar portion 192, and the plate member 193 have the same diameter, the cooling medium CM can be prevented from leaking without increasing the outer diameter of the housing member 112.
  • the columnar portion 192 has a columnar engaging portion 192b at a position radially inward of the outer circumferential surface 192a.
  • the columnar engaging portions 192 b are convex portions protruding in the circumferential direction, and the columnar engaging portions 192 b are provided on both sides of each columnar portion 192.
  • the plate-like member 193 has a plate-like member engaging part 193 b on the end face in the circumferential direction (end face on both sides).
  • the plate-like member engaging portion 193 b is a recessed portion recessed in the circumferential direction. As shown in FIG.
  • each plate-like member 193 has a shape in which three plate portions 194, 195, 196 having different sizes are overlapped from the radially inner side to the outer side.
  • the radially inner plate portion 194 is the largest plate portion
  • the central plate portion 195 connected to the plate portion 194 is the smallest plate portion.
  • the outer plate portion 196 connected to the central plate portion 195 has the same height as the plate portion 195, but the width (the size in the circumferential direction) is larger than the plate portion 195.
  • the plate portions 194 and 196 have the same width. Since the small plate portion 195 is positioned between the plate portion 194 and the plate portion 196, a recessed portion recessed in the circumferential direction is provided at the position of the plate portion 195.
  • the recessed portion becomes the plate-like member engaging portion 193 b.
  • the plate portion 194 is an inner peripheral portion of the plate-like member 193.
  • the dimensions in the axial direction of the plate portions 195 and 196 are the same.
  • the axial dimension of the plate portion 194 is larger than the plate portions 195, 196.
  • the engaging portions (recesses) 193b on both sides of the plate member 193 are engaged with the engaging portions (convex portions) of the adjacent pillars 192.
  • the columnar portion 192 has a columnar engaging surface 192d having a diameter smaller than that of the outer peripheral surface 192a
  • the plate portion 194 of the plate-like member 193 has a plate shape in contact with the columnar engaging surface 192d in the radial direction. It has an engagement surface 194a, and when one plate-like member 193 is inserted between two adjacent pillars 192, the columnar engagement surface 192d and the plate-like engagement surface 194a contact each other.
  • One plate member 193 is held between the two pillars 192.
  • an adhesive is applied to the columnar engagement surface 192 d and / or the plate-like engagement surface 194 a, and the plate-like member 193 and the columnar part 192 are joined by the adhesive.
  • the columnar portion 192 has an extending portion 192 c extending radially inward of the housing member 112.
  • the extension part 192 c is located between the adjacent coils 118. Since the extension part 192c is located between the coils 118, when the coil 118 generates heat, the heat propagates in the extension part 192c, is led radially outward, and is released to the outside of the stator 114. .
  • the heat transfer area of the motor 110 can be increased by the presence of the extending portion 192 c as compared with the case where the extending portion 192 c is not provided, so that the heat dissipation performance of the motor 110 is improved.
  • the same components as the pressure adjustment element 21 of the first embodiment may be provided in the upper housing portion 112 c of the second embodiment.
  • the pressure adjustment element is opened.
  • the first connection path extending upward from the cooling chamber 135 may be provided, and the upper end of the first connection path may be connected to the heat dissipation chamber 136.
  • a member such as the first annular member 15 is provided on the stator 114.
  • the heat sinks 19 and 119 are provided on the housing upper portions 12c and 112c, but even if a plurality of projections different from the shape of the illustrated heat sinks 19 and 119 are provided on the housing upper portions 12c and 112c. Good.
  • the plurality of protrusions extend in the axial direction.
  • the housing upper part 112c of Embodiment 2 is comprised by one member, you may be comprised by two members. When the housing upper part 112c is comprised by two members, let the bearing holder part 175 of FIG. 18 be an independent member, for example.
  • the ring portion 162a may not be completely annular.
  • the ring portion 162a may be C-shaped.
  • the seal portion 162b may be made of an elastic material (eg, a rubber material).
  • the seal portion 162 b can have an internal pressure adjustment function in addition to the seal function. More specifically, when the internal pressure (liquid pressure and vapor pressure of the cooling medium) of the motor increases, the seal portion 162b elastically contracts due to the pressure. The elastic contraction can alleviate the pressure increase of the cooling medium, and the internal pressure of the motor can be adjusted.
  • the seal portion 162b has an internal pressure adjusting function, it is not necessary to separately provide an internal pressure adjusting component (for example, a diaphragm for absorbing a pressure increase and a fixing cover and a screw for holding the diaphragm). As a result, the number of parts of the motor 110 is reduced, and the cost of parts of the motor 110 is reduced. Also, the weight of the motor 110 is reduced.
  • FIG. 31A is a partial enlarged view of FIG. 23, and shows a rotor cylindrical portion 113a, a rotor convex portion 153, a rotor magnet 125, an umbrella portion 161, a coil 118, a tooth portion 114b, a seal member 162, and the like.
  • the distance between the rotor convex portion 153 and the umbrella portion 161 is indicated by a symbol D4.
  • the distance D4 between the rotor convex portion 153 and the umbrella portion 161 in the present embodiment is not limited to that shown in FIG. 31A.
  • the groove 153 a is provided in the rotor convex portion 153.
  • the groove 153a is a groove that is recessed radially outward.
  • the gap between the rotor convex portion 153 and the umbrella portion 161 becomes large at the portion where the groove 153a exists. That is, an air gap (a gap through which air can pass) between the inner peripheral surface of the rotor 113 and the outer peripheral surface of the stator becomes large.
  • the groove 153a is a ventilating groove, and the amount of air (air volume) passing through the air gap between the inner peripheral surface of the rotor 113 and the outer peripheral surface of the stator is increased by the groove 153a.
  • the groove 153a extends in the axial direction of the rotor.
  • the cross-sectional shape of the groove 153a (a cross-section as viewed in the axial direction of the motor) is rectangular in FIG. 31B, but may be a cross-sectional shape other than rectangular (for example, a semicircular recess recessed outward in the radial direction).
  • the depth, width, radius of curvature, shape, and the like of the groove 153a are determined in consideration of the strength and the like of the rotor cylindrical portion 113a.
  • FIG. 32A is a partially enlarged view of FIG. 13 and shows a rotor cylindrical portion 113a, a housing upper portion 112c, a stator 114, teeth portions 114b, coils 118 and the like.
  • a heat dissipation chamber 136 is provided above the coil 118.
  • Nothing is provided between the coil 118 and the housing upper part 112c.
  • the configuration of the heat release chamber 136 of the present embodiment is not limited to that shown in FIG. 32A, and may be, for example, the configuration shown in FIG. 32B.
  • the heat transfer members 198a and 198b are provided on the coil 118 located in the heat dissipation chamber 136. Although only one tooth portion 114b and a coil 118 wound around it are illustrated in FIG. 32B, a similar heat transfer member is provided on the coil wound around the other tooth portion. There is.
  • the heat transfer members 198a and 198b shown in FIG. 32B are columnar members.
  • the lower ends of the heat transfer members 198 a and 198 b are in contact with the coil 118.
  • the upper ends of the heat transfer members 198a and 198b are in contact with the housing upper portion 112c. That is, the coil 118 is connected to the upper housing portion 112c via the heat transfer members 198a and 198b.
  • the heat of the coil 118 is directly transmitted to the upper housing portion 112c via the heat transfer members 198a and 198b.
  • the heat of the coil 118 is directly transmitted to the housing upper portion 112c via the heat transfer members 198a and 198b, and more from the housing upper portion 112c Much heat can be dissipated.
  • a high temperature cooling medium flows into the heat radiation chamber 136, and the cooling medium releases its heat. Therefore, it is desirable that the heat radiation proceeds smoothly in the heat radiation chamber 136, and the steam of the cooling medium is quickly liquefied by the heat radiation. According to the configuration of FIG. 32B, the heat dissipation from the heat dissipation chamber 136 is increased.
  • the heat transfer members 198a, 198b are made of a high thermal electric material. Further, since the heat transfer members 198a and 198b need to have insulation properties, the heat transfer members 198a and 198b are made of a resin material. The heat transfer members 198a and 198b may be made of a metal material having an insulating layer on the surface. Heat transfer members 198a and 198b have a predetermined elasticity. Since the heat transfer members 198a and 198b are sandwiched between the coil 118 and the housing upper portion 112c, there is a possibility that the coil 118 and / or the housing upper portion may be damaged if there is no elasticity.
  • the heat transfer members 198 a and 198 b are provided in the heat dissipation chamber 136. Since the cooling medium flows through the heat radiation chamber 136, the shape and position of the heat transfer members 198a and 198b are such that they do not significantly impede the flow of the cooling medium.
  • the size and shape of the cross sections of the heat transfer members 198a and 198b when viewed in the axial direction of the motor take into consideration the amount of heat transfer by the heat transfer members and the flow of the cooling medium when the heat transfer members are provided. Decide.
  • the number of heat transfer members is three within a range that does not significantly impede the flow of the cooling medium. More than this may be provided (in this case, the size of the cross section of the heat transfer member is smaller than that shown). Further, when the heat transfer by the heat transfer member may be small, the number of heat transfer members may be one.
  • the cross sections of the heat transfer members 198a and 198b when viewed in the axial direction of the motor are rectangular. The cross sections of the heat transfer members 198a and 198b may have shapes other than rectangular.
  • the heat generation from the coil 118 is transmitted to the upper housing portion 112c through the heat transfer members 198a and 198b, so the heat transfer members 198a and 198b increase the heat passage in the heat radiation chamber 136 and the motor
  • FIG. 33 shows a state in which the seal member 162 (FIG. 26) is removed from the state of FIG.
  • a housing lower portion 112d and a cylindrical portion 112f are shown.
  • the upper surface 115 of the lower housing portion 112d is composed of a radially inner surface 115a located around the cylindrical portion 112f and a radially outer surface 115b located around the radially inner surface 115a.
  • the shape of the radially inner surface 115a is flat and annular, and the radially inner surface 115a is provided with a plurality of holes 127a, 127b and 127c at predetermined positions.
  • the shape of the radially outer surface 115 b is an annular shape that inclines downward toward the radially outer side, and the radially outer surface 115 b is provided with a plurality of notches 128 and the like.
  • the configuration of the radially inner surface 115a of the housing lower portion 112d of the present embodiment is not limited to the flat surface as shown in FIG. 33, and may be, for example, the configuration shown in FIG. FIG. 34 is an enlarged view of a portion 34 of FIG. In the variant shown in FIG. 34, the radially inner surface 115a is not flat.
  • the radially inner surface 115a has a plurality of pyramidal convex portions 201.
  • Each pyramid-like convex portion 201 is a quadrangular pyramid whose base is square.
  • the plurality of pyramidal projections 201 are arranged in a predetermined direction (in the upper right direction in FIG. 34) with no gap in the front, rear, left, and right.
  • the pyramidal convex portion 201 is formed, for example, by milling.
  • the apex angle (symbol ⁇ 1 in FIG. 35) of the pyramidal convex portion 201 can be formed at a desired angle by adjusting the angle of the cutter used in milling.
  • FIG. 35 is a vertical sectional view of the pyramidal convex portion 201.
  • the apex angle ⁇ 1 of the pyramidal convex portion 201 is about 90 degrees in FIG. 35, but a preferable angle is, for example, 30 degrees.
  • the pitch P1 of the pyramidal convex portions 201 is, for example, 0.5 mm.
  • the height H1 of the pyramidal convex portion 201 is, for example, 0.93 mm.
  • the pyramidal convex portion 201 When the pyramidal convex portion 201 is provided on the lower housing portion 112d (the radially inner surface 115a), the number of vapor bubbles (foaming point) formed when the cooling medium boils increases, as compared with the case where the pyramidal convex portion 201 is not provided. . That is, since the valley portion 201a between the convex portion and the convex portion serves as a generation starting point of the nucleus (bubble nucleus) growing to the foaming point, and there are many valley portions 201a at the lower part of the housing, the foaming point at the boiling of the cooling medium Many are formed.
  • the radially inner surface 115a of the lower housing portion 112d constitutes a part of the cooling chamber 135 of the cooling medium, and when the coil 118 generates heat and the cooling medium boils, a vapor bubble (foaming point) is first formed. It is a place where Since the vapor bubble is a medium for transferring heat by latent heat, the amount of heat transfer by the latent heat increases as the amount of the vapor bubble is increased. Thus, it is desirable that a number of vapor bubbles be formed on the radially inner surface 115a. As shown in FIG. 35, when the pyramidal convex portion 201 is provided, the vapor bubble BP is easily formed in the bottom portion (valley portion) 201a of the pyramidal convex portion 201.
  • the pyramidal convex portion 201 can also be referred to as a vapor bubble (foaming point) formation promoting portion.
  • FIG. 36 is a graph showing the effect (improvement of the cooling capacity) in the case where the pyramidal convex portion 201 is provided on the radially inner surface 115a of the housing lower portion 112d.
  • the curve 202 represents the case where the pyramidal convex portion 201 is provided, and the curve 203 represents the case where the pyramidal convex portion 201 is not provided.
  • the vertical axis of the graph in FIG. 36 indicates the heat flow rate, and the horizontal axis indicates the degree of superheat of the heat transfer surface.
  • each pyramid-shaped convex part 201 is not limited to a quadrangular pyramid.
  • the shape of each pyramid-like convex portion 201 may be a polygonal pyramid other than a square pyramid (for example, a triangular pyramid), a cone, or an elliptical pyramid.
  • Arbitrary values may be adopted as the values of the apex angle, pitch and height of the pyramidal convex portion 201, as long as the number of foaming points can be increased as compared with the case where the radially inner surface 115a is flat.
  • the apex angle ⁇ 1 may be 120 degrees.
  • FIG. 34 shows an example in which the pyramidal convex portion 201 is provided on the radially inner surface 115a of the housing lower portion 112d as the bubbling point formation promoting portion
  • the bubbling point formation promoting portion is not limited to the pyramidal convex portion 201.
  • only a plurality of grooves may be provided on the radially inner surface 115a of the lower housing portion 112d. When the radially inner surface 115a is provided with a groove, more bubbles can be generated as compared with the case where the radially inner surface 115a is flat.
  • the concave portion, the convex portion or the concavo-convex portion having any shape may be provided on the radially inner surface 115a of the housing lower portion 112d. Such unevenness can generate more foaming points than when the radially inner surface 115 a is flat.
  • the position which provides a foaming point formation promotion part is a radial direction of the housing lower part 112d. It is not limited to the inner surface 115a.
  • the surface of the coil 118 may be provided with asperities.
  • the pyramidal convex portion 205 is provided on the surface of the coil 118.
  • the pyramidal convex portion 205 is a convex portion similar to the pyramidal convex portion 201 in FIG.
  • the coil 118 is sandblasted. After the coil 118 is wound around the teeth portion 114b, sand blasting can be performed to provide unevenness on the surface of the coil 118.
  • Irregularities can be provided on the surface of the coil 118 by a method other than sandblasting. For example, by providing an uneven blade for processing the coil coating on the nozzle tip of the winding machine of the coil 118, unevenness can be provided on the coil surface (coating) simultaneously with the coil winding operation. Alternatively, after winding the coil 118, the surface of the coil 118 may be etched with a chemical to make the surface of the coil uneven. Since the thickness of the coil film (insulation film) is reduced by the above-described sandblasting treatment or the like, the thickness of the insulation film of the coil 118 is set in consideration of the sandblasting treatment or the like.
  • the position where the foaming point formation promoting portion is provided may be any position as long as it is an area where many foaming points are generated.
  • a foaming point formation promoting portion such as a convex portion or a groove is formed at a portion (for example, the surface of the cylindrical housing portion 112f) which divides the cooling chamber You may provide.
  • the shaft 111 of the second embodiment has a simple cylindrical shape below the flange portion 111c.
  • the configuration of the shaft 111 is not limited to the configuration shown in FIG.
  • the shaft 111 may have a fan 207 below the collar 111c.
  • the fan 207 is a centrifugal fan having a plurality of blades 207a.
  • the plurality of blades 207 a are provided at predetermined intervals in the circumferential direction of the shaft 111.
  • Each blade 207a is formed of a curved plate member having a predetermined curvature.
  • the fan 207 is provided to be located below the first bearing 123 shown in FIG. That is, when the shaft 111 rotates, the fan 207 rotates in the duct portion 177 under the first bearing 123.
  • the diameter of the fan 207 has, for example, a maximum value in a range that does not interfere with surrounding members.
  • air (outside air) A enters the motor 110 from the upper portion (rotor lid 113b) of the motor 110, and part (G2) of the air flows downward along the shaft 111.
  • the flow velocity of the air flowing upward along the shaft 111 may be slow. This is likely to occur when the inner space 172 provided between the cylindrical portion 112 f and the shaft 111 is narrow. If the horizontal cross section of the inner space 172 is small, the air flow resistance becomes large because the air flow resistance becomes large.
  • a fan 207 is provided on the shaft 111, and when the fan 207 rotates, the flow velocity of the air flowing upward along the shaft 111 is increased. Since the fins 152 are provided on the rotor lid 113b, the amount of air (air volume) flowing upward along the shaft 111 is increased by the fan 207 of the shaft 111 and the fins 152 of the rotor lid 113b. There is. If the fins 152 of the rotor lid 113b are referred to as a first cooling fan, the fan 207 can be referred to as a second cooling fan.
  • the fan 207 When air flows downward along the shaft 111 as shown in FIG. 27, the fan 207 is provided below the shaft 111. Specifically, the fan 207 is provided such that the fan 207 is located above the second bearing 124. The fan 207 can increase the amount of outside air flowing downward along the shaft 111.
  • Embodiment 3 A motor according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. 39 to 48. About the same component as Embodiment 2, the same numerals are attached and detailed explanation is omitted.
  • the cooling medium CM uses the same thing as Embodiment 2.
  • FIG. 39 is a perspective view of a motor 210 according to the third embodiment, and FIG. 40 is a vertical sectional view.
  • the second embodiment differs from the second embodiment in that the first cooling fan (113b, 152) is provided in the upper part of the motor in the second embodiment, but in the third embodiment, the first cooling fan is provided in the lower part of the motor .
  • the motor 210 has a cooling fan 212, which is a first cooling fan, at the lower part of the motor.
  • the motor 210 has a shaft 111, a substantially cylindrical housing member 112 having the same central axis as the shaft 111, and a rotor 113 located outside the housing member 112. .
  • the rotor 113 has a rotor cylindrical portion 113a and a rotor lid portion 113c.
  • the rotor 113 rotates radially outward of the housing member 112 with the central axis J of the shaft 111 as a rotation center.
  • the housing member 112 supports the shaft 111.
  • the rotor 113 rotates on the radially outer side of the housing member 112, so the motor 210 of the present embodiment is also an outer rotor type motor.
  • the direction in which the central axis J extends is referred to as the Z direction.
  • the motor 210 includes a shaft 111 extending in the direction of the central axis J, a rotor 113 fixed to the shaft 111, a housing member 112 positioned radially inward of the rotor 113, and an inside of the housing member 112. And a stator 114 disposed at the The stator 114 is located radially outward of the shaft 111 inside the housing member 112.
  • the driving force of the motor 210 is transmitted to a blade (not shown) located above the motor 210 via the output end 111 a of the shaft 111.
  • the rotor 113 is fixed to the shaft 111 and thus rotates with the shaft 111.
  • the rotor 113 rotates radially outward of the housing member 112 with the central axis J of the shaft 111 as a rotation center.
  • a predetermined gap is provided between the rotor 113 and the housing member 112.
  • the rotor cylindrical portion 113a surrounds the housing outer side portion.
  • the rotor lid 113c covers the upper portion of the housing.
  • a rotor magnet 125 is provided on the inner surface of the rotor cylindrical portion 113a at a position facing the stator 114 in the radial direction.
  • the rotor magnets 125 are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the rotor cover 113 c has a disc-like top 150 c and a cylindrical cylindrical part 150 d extending axially downward from the top.
  • the cylindrical portion 150 d has a rotor opening 151 a that opens in a direction perpendicular to the central axis J.
  • the rotor openings 151a of the present embodiment are openings penetrating the cylindrical portion 150d in the radial direction, and as shown in FIG. 39, a plurality of rotor openings 151a are provided at predetermined intervals in the circumferential direction and axial direction of the cylindrical portion 150d.
  • the shaft 111 extends axially through the central opening 126 of the rotor lid 113c.
  • the rotor cover 113 c is fixed to the shaft 111.
  • the lower housing portion 213 is integral with the cylindrical portion 214.
  • FIG. 41 is a perspective view of the rotor cover 113 c as viewed from below. As shown in FIG. 41, the inner surface of the top portion 150c of the rotor lid 113c is not provided with fins.
  • the rotor cylindrical portion 113 a is a member similar to the rotor cylindrical portion 113 a of the second embodiment. Convex parts and rotor magnets 125 are alternately arranged on the inner side surface (inner peripheral surface) of the rotor cylindrical part 113a.
  • FIG. 42 shows a state in which the rotor cover 113c and the rotor cylinder 113a are removed from the state of FIG.
  • FIG. 43 shows the state where the upper housing part 215 is removed from FIG.
  • FIG. 44 shows the housing upper part 215.
  • FIG. 45 shows the lower housing portion 213 and the cylindrical portion 214.
  • the housing member 112 includes a housing outer portion 112a, a housing upper portion 215 supporting the shaft 111 via the first bearing 123, a cylindrical portion 214 surrounding the shaft, and a housing lower portion And 213.
  • a female screw portion 214 a is provided on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 214.
  • the upper housing portion 215 has a cylindrical portion 215a extending downward.
  • An external thread portion 215 b is provided on the outer peripheral surface of the lower end of the cylindrical portion 215 a, and the external thread portion 215 b is screwed into the internal thread portion 214 a of the cylindrical portion 214.
  • the housing outer side portion 112 a is configured of an upper ring portion 160, an umbrella portion 161 (FIG. 22), and a seal member 216 that seals between the umbrella portions 161.
  • the stator 114 of the third embodiment has the same configuration as that shown in FIG.
  • the upper ring part 160 is abbreviate
  • the housing member 112 has a cylindrical housing outer side portion 112a centered on the central axis J, a cylindrical portion 214 smaller in diameter than the housing outer side portion 112a, and a housing outer side portion 112a.
  • the lower housing portion 213 is located below the stator 114.
  • the cylindrical portion 214 has a substantially cylindrical shape extending axially upward from the lower housing portion 213. In the present embodiment, the lower housing portion 213 and the cylindrical portion 214 are integrated.
  • the cylindrical portion 215a of the housing upper portion 215 and the cylindrical portion 214 are similar to the cylindrical portion of the second embodiment.
  • a member is comprised.
  • the space defined by the housing outer portion 112a, the cylindrical portion 214, the housing upper portion 215, and the housing lower portion 213 is referred to as the hollow interior of the housing member.
  • the housing member 112 is made of, for example, metal or resin. In the case of metal, an insulating paint is applied to a predetermined location on the inner surface of the housing member 112.
  • a stator 114 is provided in the hollow interior of the housing member 112.
  • the inside of the housing member 112 is filled with a cooling medium CM.
  • the cooling medium CM is a liquid at room temperature, and inside the housing member 112, the coil 118 is immersed by the cooling medium CM. Since coil 118 generates heat while motor 210 is driven, it may be referred to as a heating element in the following description.
  • the coil 118 is provided to contact the umbrella portion 161 which is the radially inner side surface of the housing outer side portion 112a. According to this configuration, the gap between the coil 118 and the rotor magnet 125 can be further reduced, and torque performance can be easily improved.
  • FIG. 46 is a horizontal sectional view of the motor 210. As shown in FIG. As shown in FIG. 46, the cylindrical portion 214 is located radially inward of the central hole of the core back portion 114a. The cylindrical portion 214 has a cylindrical portion outer peripheral surface 164 in contact with the core back inner peripheral surface 163 of the core back portion 114a, and the cylindrical outer peripheral surface 164 has a first outer peripheral recess 165 recessed inward in the radial direction. It is provided in multiple places.
  • connection passage 138 is a cooling medium passage having the same role as the second connection passage 38 of the first embodiment.
  • the cylindrical portion 214 surrounds the shaft 111.
  • the cylindrical portion 214 has a cylindrical portion inner circumferential surface 168 which is radially spaced from the shaft 111 by a predetermined distance and surrounds the shaft 111.
  • the cylindrical portion inner circumferential surface 168 is provided with a radiation fin 170 projecting radially inward.
  • a plurality of heat radiation fins 170 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • An inner space 172 located radially inward of the cylindrical portion 214 is provided between the outer peripheral surface 111 b of the shaft 111 and the inner peripheral surface 168 of the cylindrical portion.
  • the inner space 172 extends in the axial direction.
  • the inner space 172 is an air passage through which the outside air flows.
  • the housing upper part 215 is a flat plate annular part 217 having a central opening 173 which is an opening penetrating in the axial direction, and a bearing holder part extending axially downward from the inner periphery of the central opening 173 218 and a heat sink 219 provided on the top surface of the flat annular portion 174.
  • the flat annular portion 217 is flat and annular.
  • a plurality of heat sinks 219 extend radially outward from the central opening 173.
  • Each heat sink 219 comprises a heat sink outer side 219a and a heat sink inner side 219b.
  • a step is formed by the heat sink outer part 219a and the heat sink inner part 219b.
  • the heat sink outer portion 219a is higher than the heat sink inner portion 219b.
  • the heat sink 219 makes it easy to dissipate the heat inside the housing member 112 to the outside.
  • the bearing holder portions 218 are provided at equal intervals in the circumferential direction, and duct portions 220 are provided between the adjacent bearing holder portions.
  • the first bearing 123 is held by the bearing holder portion 218.
  • the duct portion 220 is an opening provided between the first bearing 123 and the flat plate annular portion 217.
  • the second bearing 124 located below the first bearing 123 is supported by the lower housing portion 213, as shown in FIG.
  • the shaft 111 is rotatably supported around the central axis J by the first bearing 123 and the second bearing 124.
  • FIG. 47 is a perspective view of the cooling fan 212.
  • the cooling fan 212 includes an annular main body 212a and a plurality of fins 212b extending downward from the lower surface of the main body 212a.
  • the cooling fan 212 is a centrifugal fan.
  • Each fin 212 b is a substantially rectangular plate member.
  • the plurality of fins 212 b are provided at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • the cooling fan 212 is connected (joined) to the rotor 113, and when the rotor 113 rotates, the cooling fan 212 rotates about the shaft 111.
  • the cooling fan 212 When the rotor 113 rotates (when the cooling fan 212 rotates), the cooling fan 212 generates a negative pressure with the housing outer side portion 112 a. The negative pressure causes the air A to flow into the motor 210 and flow through the housing.
  • the cooling fan 212 can be said to be a first cooling fan that generates an air flow that cools the motor 210.
  • the air A enters the inside of the rotor cover 113c from the rotor opening 151a of the rotor cover 113c, as indicated by the arrow G6. Thereafter, the air A travels in the direction of the shaft 111 through the duct portion 220 as shown by the arrow G7. Then, the air A reaches the shaft 111 and flows axially downward along the shaft 111, as indicated by the arrow G8. Thereafter, the air flows radially outward as shown by the arrow G9, passes through the cooling fan 212, and is discharged to the outside (arrow G10).
  • air A can be made to flow from the upper portion of the motor to the lower portion of the motor by installing the cooling fan 212 in the lower portion of the motor.
  • the air flowing into the motor 210 first cools the upper part of the motor. Since the heat release chamber 136 is provided at the upper part of the motor, the heat release chamber 136 can be particularly efficiently cooled.
  • the stator 114 is located inside the housing member 112, and the space other than the stator 114 is divided into the cooling chamber 135, the heat radiation chamber 136, and the connection path 138 inside the housing member 112. .
  • the cooling chamber CM, the heat radiation chamber 136 and the connection path 138 are filled with the cooling medium CM.
  • a cooling chamber 135 is provided to receive the coil 118 from the lower side inside the housing member. More specifically, the cooling chamber 135 includes a space above the lower housing portion 213, a space surrounding the lower end of the coil 118 from the upper end of the space, a space provided between the teeth 114b, and the upper end of the coil 118. And an enclosed space.
  • the heat radiation chamber 136 is provided above the cooling chamber 135 inside the housing member.
  • connection path 138 extends downward along the cylindrical portion 214 of the housing member 112 from the radially inward end of the heat dissipation chamber 136, and connects the cooling chamber 135 and the heat dissipation chamber 136.
  • the vertically lower end of the connection path 138 is connected to the vertically upper inlet end of the cooling chamber 135.
  • the cooling chamber 135 cools the coil 118 which is a heating element.
  • the cooling chamber 135 includes a first cooling chamber 135 a which is a space under the stator 114, and a second cooling chamber 135 b formed above the first cooling chamber 135 a and surrounding the stator 114 and the coil 118.
  • the coil 118 is located in the second cooling chamber 135b.
  • the first cooling chamber 135a and the second cooling chamber 135b are continuous, and the cooling chamber 135 is constituted by two cooling chambers.
  • the coil 18 which is a heating element is accommodated in the cooling chamber 135.
  • the plurality of teeth portions 114 b of the stator 114 and the coils 118 are located in the second cooling chamber 135 b.
  • the cooling medium CM flows from the first cooling chamber 135a to the second cooling chamber 135b.
  • the cooling medium CM flows through the gaps between the plurality of teeth portions 114 b of the stator 114 and the coils 118.
  • the cooling chamber 135 is connected to the heat dissipation chamber 136, there is no first connection path of the first embodiment.
  • the heat dissipation chamber 136 is formed below the upper housing portion 215.
  • the heat release chamber 136 releases the heat of the cooling medium CM to the outside.
  • the heat dissipation chamber 136 is an annular space.
  • a heat sink 219 is provided above the heat dissipation chamber 136 in the vertical direction.
  • the heat sink 219 is an example of a heat absorbing portion.
  • the heat sink 219 absorbs heat from the cooling medium CM in the heat dissipation chamber 136.
  • the configuration of the heat absorbing portion is not limited to the heat sink as long as it can absorb the heat from the cooling medium CM in the heat dissipation chamber 136.
  • the heat sink 219 is formed of, for example, a member having a relatively high thermal conductivity.
  • the cooling fan 212 provided at the lower part of the rotor 113 generates negative pressure at the lower part of the rotor 113 when the rotor 113 rotates, and this negative pressure generates an air flow (G6 to G10) to cool the inside of the housing member 112 (The air can be blown to the heat radiation chamber 136).
  • the cooling fan 212 promotes the heat radiation from the heat radiation chamber 136.
  • connection path 138 extends axially downward from the heat dissipation chamber 136 along the cylindrical portion 214 to the cooling chamber 135.
  • the circulation of the cooling medium CM and the cooling of the heating element in the present embodiment are substantially the same as in the first embodiment except that the first connection path 37 is not provided.
  • the cooling medium CM heated by the coil 118 ascends in the cooling chamber 135 and reaches the heat dissipation chamber 136.
  • the cooling medium CM dissipates heat in the heat release chamber 136, and then travels downward through the connection path 138 to reach the cooling chamber 135.
  • FIG. 48 is a partial enlarged view of FIG. 40, showing a rotor cover 113c, a heat sink 219, a housing upper part 215, a coil 118, a stator 114 and the like.
  • the rotor lid top 150c has an upper surface 155a and a lower surface 155b.
  • a slight gap is provided between the lower surface 155 b of the rotor lid top 150 c and the upper surface of the heat sink 219.
  • the symbol H2 indicates the height of the heat sink outer portion 219a.
  • the height H2 of the heat sink outer portion 219a is determined according to the position of the lower surface 155b of the rotor lid top 150c.
  • the configuration of the heat sink 219 and the rotor cover 113c of the third embodiment is not limited to that shown in FIG. 48, and may be, for example, the configuration shown in FIG.
  • the height of the heat sink outer side portion 219c is higher than the height H2 of FIG. 48 as indicated by a symbol H3.
  • the shape of the rotor lid top 150e is also different from the shape of the rotor lid top 150c in FIG.
  • the heat sink outer side portion 219c extends axially upward beyond the upper surface 155a (the surface 155f in FIG. 49) of the rotor lid top 150c of FIG.
  • the shape of the rotor lid top 150e is a shape having the heat sink accommodating portion 157 on the rotor lid top 150c of FIG.
  • the heat sink storage portion 157 is an annular member having a substantially U-shaped vertical cross section.
  • the surface 155f of the rotor lid top 150e is provided with an opening 158 through which the heat sink outer portion 219c passes.
  • the heat sink accommodating portion 157 is integral with the rotor lid 113c.
  • the shape of the heat sink outer side portion 219c is a shape in which the heat sink outer side portion 219a shown in FIG. 44 is extended axially upward.
  • the opening portion 158 is provided on the surface 155f of the rotor lid top portion 150e and the heat sink accommodating portion 157 is provided covering the opening portion 158. Therefore, according to the volume (height) of the heat sink accommodating portion 157.
  • the height of the heat sink outer portion 219c can be increased. Increasing the height of the heat sink outer portion 219c increases the surface area (cooling surface area) of the heat sink outer portion 219c. As the cooling surface area increases, the heat dissipation capacity of the heat sink 219 improves.
  • FIG. 50 shows a modification of the configuration of FIG.
  • a passage 159 of the cooling medium is provided inside the heat sink outer side portion 219c having the height H3.
  • the passage 159 is an inverted U-shaped passage provided in the axial direction from the top of the heat dissipation chamber 136.
  • the passage 159 is in communication with the heat dissipation chamber 136.
  • the passage 159 for the cooling medium is provided inside the heat sink outer side portion 219c so that the cooling medium flows to the upper end 221 of the heat sink outer side portion 219c. In this way, the heat of the cooling medium can be efficiently and directly transferred to the entire heat sink outer portion 219c.
  • the cooling medium heated by the heat generation of the coil 118 flows above the coil 118, passes through the heat dissipation chamber 136, enters the flow path 159, and then reaches the top of the heat sink outer portion 219c, as indicated by the arrow C1. Then, the cooling medium flows downward along the flow path 159 as indicated by the arrow C2, and flows into the connection path 138 through the heat dissipation chamber 136. Since the cooling medium dissipates heat in the flow path 159, it can be said that the flow path 159 is a part of the heat dissipation chamber 136. In that case, it can be said that the configuration of FIG. 50 is a configuration in which the heat dissipation chamber 136 is extended.
  • FIG. 51 is a perspective view of a motor 230 provided with the configuration of FIG. As understood from comparison with FIG. 39, in the motor 230 of FIG. 51, the heat sink accommodating portion 157 is provided on the rotor cover 113c.
  • FIG. 52 shows a state in which the rotor cover 113c (with the heat sink storage portion 157) is removed from the motor 230 of FIG.
  • Each heat sink outer side portion 219c has a plurality of heat dissipation fins 231 extending in the horizontal direction.
  • Each radiation fin 231 is a thin flat member.
  • the heat dissipating fins 231 provided on the heat sink outer portion 219c are cooled by the ambient air.
  • FIG. 53 is a vertical cross-sectional view of the motor 230 of FIG. 54 is a vertical cross-sectional view of the motor 230 in the state of FIG.
  • FIG. 55 is a perspective view of a rotor cover 113c (with a heat sink storage portion 157).
  • the heat sink storage portion 157 has a plurality of upper surface openings 157b on the upper surface 157a.
  • the upper surface openings 157b are provided at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • the shape of each upper surface opening 157b is trapezoidal when viewed from the axial direction.
  • a central opening 157c is provided at the central portion of the upper surface 157a.
  • the shape of the central opening 157c is circular when viewed from the axial direction.

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Abstract

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。

Description

モータ
 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。
特開2007-294726号公報
 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。
図1は、本発明の実施形態1のモータの外観斜視図である。 図2は、図1のII-II線矢視断面図である。 図3は、ロータを取り外した状態の実施形態1のモータの外観斜視図である。 図4は、実施形態1のロータを下から見た斜視図である。 図5は、実施形態1のステータの斜視図である。 図6は、図1のVI-VI線矢視断面図である。 図7は、図5のステータに第1環状部材を設けた状態を示す斜視図である。 図8は、実施形態1の2つの環状部材の斜視断面図である。 図9は、実施形態1のモータの概略縦断面図である。 図10は、実施形態1の冷却媒体の流路を示す概略縦断面図である。 図11は、低温時の冷却媒体の動きを説明するための概略縦断面図である。 図12は、実施形態2のモータの外観を示す斜視図である。 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15Aは、ロータ蓋部を下から見た斜視図である。 図15Bは、ロータ蓋部をY方向から見た図である。 図16は、ロータの筒部を示した斜視図である。 図17は、図12の状態からロータ蓋部を取り外した状態を示している。 図18は、図17からロータ筒部とモータ基部とを取り外した状態を示している。 図19は、図18からハウジング上部を取り外した状態を示している。 図20は、図19の状態から上リング部を取り外した状態を示している。 図21は、図14のXXI-XXI線で切断した水平断面図の斜視図である。 図22は、ステータの斜視図である。 図23は、図21と同様の図であるが、円筒形部と、ロータ筒部と、ロータマグネットも図示している。 図24は、ハウジング上部を示した斜視図である。 図25は、ハウジング下部と、円筒形部と、シール部材とを示した斜視図である。 図26は、シール部材を示した斜視図である。 図27は、図21と同様の図であるが、冷却媒体CMと空気の流れを説明する図である。 図28は、実施形態2の変形例を示す斜視図である。 図29は、図28の平面図である。 図30は、板状部材の斜視図である。 図31Aは、図23の部分拡大図である。 図31Bは、図31Aに示した構成の変形例を示す図である。 図32Aは、図13の部分拡大図である。 図32Bは、図32Aに示した構成の変形例を示す図である。 図33は、図25の状態からシール部材を取り外した状態を示す図である。 図34は、図33に示した構成の変形例を示す部分拡大図である。 図35は、ピラミッド状凸部の垂直断面図である。 図36は、図35の構成の効果を示すグラフである。 図37は、コイルの表面にピラミッド状凸部を設けた構成を示す図である。 図38は、シャフトの変形例を示す斜視図である。 図39は、実施形態3に係るモータの斜視図である。 図40は、図39に示したモータの垂直断面図である。 図41は、ロータ蓋部を下から見た斜視図である。 図42は、図39の状態からロータ蓋部とロータ筒部を取り外した状態を示す図である。 図43は、図42からハウジング上部を取り外した状態を示す図である。 図44は、ハウジング上部を示す図である。 図45は、ハウジング下部と円筒形部を示す図である。 図46は、図39に示したモータの水平断面斜視図である。 図47は、冷却ファンの斜視図である。 図48は、図40の部分拡大図である。 図49は、ヒートシンクの変形例を示す図である。 図50は、ヒートシンクの他の変形例を示す図である。 図51は、図50のヒートシンクを備えるモータの斜視図である。 図52は、図51のモータからロータ蓋部を取り外した状態を示す図である。 図53は、図51のモータの垂直断面図である。 図54は、図52の状態のモータの垂直断面図である。 図55は、図51に示したロータ蓋部の斜視図である。 図56は、図55に示したロータ蓋部の垂直断面図である。
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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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、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。
 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。
 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。
 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。
 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。
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。
 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。
 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。
(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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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、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。
(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。
(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。
 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。
 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)

  1.  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。
  2.  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。
  3.  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。
  4.  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。
  5.  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。
  6.  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。
  7.  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。
  8.  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。
  9.  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。
  10.  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。
  11.  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。
  12.  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。
  13.  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。
  14.  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。
  15.  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。
  16.  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。
  17.  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。
  18.  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。
  19.  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。
  20.  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。
  21.  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。
  22.  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。
  23.  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。
  24.  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。
  25.  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。
  26.  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。
  27.  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。
  28.  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。
  29.  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。
  30.  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。
  31.  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。
  32.  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。
  33.  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。
  34.  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。
  35.  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。
  36.  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。
  37.  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。
  38.  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。
  39.  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。
  40.  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。
  41.  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。
  42.  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。
  43.  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。
  44.  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。
  45.  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。
  46.  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。
  47.  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。
  48.  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。
  49.  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。
  50.  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。
  51.  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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