(57)【要約】      （修正有）【課題】モータ内部に水または粉塵が浸入することを抑制したアウターロータ型モータを提供する。【解決手段】無人航空機用のアウターロータ型モータ１は、上下に延びる中心軸Ｃを中心として回転するシャフト１１を有する回転部１０と、シャフトを支持する第１軸受２０と、第１軸受を支持するハウジング３１を有する静止部３０と、を有する。回転部は、マグネット１２と、径方向内側面にマグネットを保持するロータヨーク１３と、を有する。静止部は、マグネットよりも径方向内方に位置するステータ３２と、ステータの軸方向下方に位置してハウジングを支持するベース部３３と、を有する。モータは、外輪と内輪との間をシール部で塞いだ第２軸受４０を有する。第２軸受の外輪は、ロータヨークの径方向内側面と接触する。第２軸受の内輪は、ベース部の径方向外側面と接触する。【選択図】図１
2020072531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人航空機用のアウターロータ型モータであって、
上下に延びる中心軸を中心として回転するシャフトを有する回転部と、
前記シャフトを支持する第１軸受と、
前記第１軸受を支持するハウジングを有する静止部と、
を有し、
前記回転部は、
マグネットと、
径方向内側面に前記マグネットを保持するロータヨークと、
を有し、
前記静止部は、
前記マグネットよりも径方向内方に位置するステータと、
前記ステータの軸方向下方に位置して前記ハウジングを支持するベース部と、
を有し、
該モータは、外輪と内輪との間をシール部で塞いだ第２軸受を有し、
前記第２軸受の前記外輪は、前記ロータヨークの径方向内側面と接触し、
前記第２軸受の前記内輪は、前記ベース部の径方向外側面と接触する、アウターロータ型モータ。
【請求項２】
前記ロータヨークは、
中心軸の周りに筒状であるヨーク筒部と、
前記ヨーク筒部の軸方向下端に位置するヨーク筒部下端部に接続されるヨーク底部と、
を有する、請求項１に記載のアウターロータ型モータ。
【請求項３】
前記ヨーク底部は、
前記ヨーク筒部下端部と軸方向に接触する第１ヨーク支持面と、
前記ヨーク筒部下端部と径方向に接触する第２ヨーク支持面と、
を有する、請求項２に記載のアウターロータ型モータ。
【請求項４】
前記ヨーク底部は、
前記第２軸受の前記外輪と径方向に接触する第１底部と、
前記第１底部よりも内径の小さい第２底部と、
を有し、
前記第２底部は、前記第２軸受の前記外輪と軸方向に接触する、請求項２または３に記載のアウターロータ型モータ。
【請求項５】
前記第２底部は、前記第２軸受の前記外輪の軸方向下方に位置する、請求項４に記載のアウターロータ型モータ。
【請求項６】
前記第２底部は、前記第２軸受の前記外輪の軸方向上方に位置する、請求項４に記載のアウターロータ型モータ。
【請求項７】
前記ベース部は、
前記第２軸受の前記内輪と径方向に接触する第１ベース部と、
前記第１ベース部よりも外径が大きく、前記第２軸受の前記内輪と軸方向に接触する第２ベース部と、
を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載のアウターロータ型モータ。
【請求項８】
前記第２ベース部は、前記第２軸受の前記内輪の軸方向上方に位置する、請求項７に記載のアウターロータ型モータ。
【請求項９】
前記第２ベース部は、前記第２軸受の前記内輪の軸方向下方に位置する、請求項７に記載のアウターロータ型モータ。
【請求項１０】
前記ハウジングは、
径方向内方に前記第１軸受を保持する第１ハウジングと、
径方向外方に前記ステータを保持する第２ハウジングと、
を有し、
前記静止部は、
前記第１ハウジングの径方向外側面と前記第２ハウジングの径方向内側面とを接続する放熱板を有する、請求項１から９のいずれか１項に記載のアウターロータ型モータ。
【請求項１１】
前記第２ハウジングは金属である、請求項１０に記載のアウターロータ型モータ。
【請求項１２】
前記回転部は、
前記ロータヨークの軸方向上端に位置するヨーク上端部に接続され、前記ステータおよび前記第２ハウジングを軸方向上方から覆う蓋部を有し、
前記蓋部は、
前記放熱板よりも軸方向上方に位置し、前記第２ハウジングと径方向に対向する第１対向面を有し、
該モータは、外輪と内輪との間をシール部で塞いだ第３軸受を有し、
前記第３軸受の前記外輪は、前記第２ハウジングの径方向内側面と接触し、
前記第３軸受の前記内輪は、前記蓋部の第１対向面と接触する、請求項１０または１１に記載のアウターロータ型モータ。
【請求項１３】
前記第２ハウジングの径方向内側面は、前記蓋部の前記第１対向面と径方向に対向する径方向対向面を有し、
前記第３軸受の前記外輪は、前記第２ハウジングの径方向対向面と接触する、請求項１２に記載のアウターロータ型モータ。
【請求項１４】
前記回転部は、前記シャフトを保持するシャフトホルダを有し、
前記シャフトホルダは、
前記中心軸の周りに筒状のホルダ筒部と、
前記ホルダ筒部において前記蓋部よりも軸方向上方の位置から径方向外方に向かって延びる鍔部と、
を有する、請求項１２または１３に記載のアウターロータ型モータ。
【請求項１５】
前記シャフトホルダは、
前記ホルダ筒部と径方向に接触し、前記鍔部と軸方向に接触する板状部を有する、請求項１４に記載のアウターロータ型モータ。
【請求項１６】
前記蓋部は、前記ホルダ筒部と径方向に対向する第２対向面を有し、
前記シャフトホルダの前記鍔部は、軸方向から見て、前記蓋部の少なくとも前記第２対向面の位置まで径方向外方に向かって延びる、請求項１５に記載のアウターロータ型モータ。
【請求項１７】
前記第２ハウジングは、
前記第３軸受の前記外輪と軸方向に接触する軸方向支持面を有する、請求項１２から１６のいずれか１項に記載のアウターロータ型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アウターロータ型モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ドローンと呼ばれる無人航空機のプロペラを回転させるモータとして、例えば特許文献１に開示されたモータがある。特許文献１のモータは、アウターロータ型モータである。上記モータは、回転子と、固定子と、ベース部と、を有する。回転子は、永久磁石を有する。固定子は、固定子コイルを有する。ベース部は、固定子を支持する。回転子の外周面における下端と、ベース部の外周面における上端との間には、モータの軸方向に隙間が設けられる。回転子には、防水リング部が装着される。上記隙間は、防水リング部によって覆われる。これにより、雨天時において、上記隙間を介してのモータ内部への水滴の浸入が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１８／０２９７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１の構成では、防水リングは、ベース部と径方向に離間した位置にある。したがって、径方向において、防水リングとベース部との間に隙間が形成される。このため、例えば無人航空機の低空飛行時に、径方向の上記隙間を介して下方からモータ内部に水または粉塵が浸入する虞がある。上記水または粉塵がモータ内部に浸入すると、モータの寿命が短くなる虞がある。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑み、無人航空機用途で使用される場合でも、低空飛行時に下方からモータ内部に水または粉塵が浸入することを抑制できるアウターロータ型モータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的なアウターロータ型モータは、無人航空機用のアウターロータ型モータであって、上下に延びる中心軸を中心として回転するシャフトを有する回転部と、前記シャフトを支持する第１軸受と、前記第１軸受を支持するハウジングを有する静止部と、を有し、前記回転部は、マグネットと、径方向内側面に前記マグネットを保持するロータヨークと、を有し、前記静止部は、前記マグネットよりも径方向内方に位置するステータと、前記ステータの軸方向下方に位置して前記ハウジングを支持するベース部と、を有し、該モータは、外輪と内輪との間をシール部で塞いだ第２軸受を有し、前記第２軸受の前記外輪は、前記ロータヨークの径方向内側面と接触し、前記第２軸受の前記内輪は、前記ベース部の径方向外側面と接触する。
【発明の効果】
【０００７】
上記の構成によれば、アウターロータ型モータが無人航空機用途で使用される場合でも、低空飛行時に下方からモータ内部に水または粉塵が浸入することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明のアウターロータ型モータの例示的な実施形態に係るモータの概略の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、モータの第２軸受を拡大して示す断面図である。
【図３】図３は、モータの第２軸受付近の構成を拡大して示す断面図である。
【図４】図４は、モータのロータヨークが有するヨーク底部の他の構成を示す断面図である。
【図５】図５は、モータが有するベース部の他の構成を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明のアウターロータ型モータの他の例示的な実施形態に係るモータの概略の構成を示す断面図である。
【図７】図７は、図６のモータが有する蓋部および第３軸受を拡大して示す断面図である。
【図８】図８は、モータのシャフトおよびシャフトホルダの平面図である。
【図９】図９は、シャフトホルダの回転位置の一例を示す平面図である。
【図１０】図１０は、シャフトホルダが図６の状態から回転したときのモータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明の便宜上、以下では、モータのシャフトの回転中心となる軸を「中心軸」と呼ぶ。そして、中心軸が延びる方向を「軸方向」と呼ぶ。
【００１０】
以下では、軸方向を上下方向とし、モータの上下方向を軸方向の上下方向と対応させて、各部の形状および位置関係を説明する。このとき、軸方向の一方を「上」とし、軸方向の他方を「下」とする。したがって、「上方」とは、軸方向上方を意味し、「下方」とは、軸方向下方を意味する。また、軸方向において、部材の上方の端部を「軸方向上端」または単に「上端」と呼び、部材の下方の端部を「軸方向下端」または単に「下端」と呼ぶ。さらに、部材において、上方を向く面を「上面」と呼び、下方を向く面を「下面」と呼ぶ。
【００１１】
中心軸を起点として中心軸と直交する方向を「径方向」と呼ぶ。そして、径方向において、中心軸に近づく方向を「径方向内方」と呼び、中心軸から離れる方向を「径方向外方」と呼ぶ。さらに、部材において、径方向内方を向く側面を「径方向内側面」と呼び、径方向外方を向く側面を「径方向外側面」と呼ぶ。また、部材において、径方向内方の端部を「径方向内端」と呼び、径方向外方の端部を「径方向外端」と呼ぶ。また、中心軸を中心として描かれる円弧に沿う方向を「周方向」と呼ぶ。
【００１２】
〔第１実施形態〕
＜１−１．モータの概略の構成＞
図１は、本発明のアウターロータ型モータの例示的な実施形態に係るモータ１の概略の構成を示す断面図である。モータ１は、ドローンなどの無人航空機に搭載される。そして、モータ１は、無人航空機のプロペラを回転させる。このようなモータ１は、回転部１０と、第１軸受２０と、静止部３０と、第２軸受４０とを有する。なお、第２軸受４０については後述する。
【００１３】
回転部１０は、ロータとも呼ばれる。回転部１０は、シャフト１１と、マグネット１２と、ロータヨーク１３と、蓋部１４と、を有する。
【００１４】
シャフト１１は、上下方向に延びる中心軸Ｃを中心に回転する。シャフト１１は、例えばステンレス等の金属からなる柱状の部材で構成される。無人航空機のプロペラは、シャフト１１に固定される。
【００１５】
マグネット１２は、中心軸Ｃを周方向に囲む。ロータヨーク１３は、中心軸Ｃを周方向に囲む形状に形成される。ロータヨーク１３は、後述のヨーク筒部１３１を含む。ロータヨーク１３は、径方向内側面１３ａにマグネット１２を保持する。より詳しくは、ロータヨーク１３の径方向内側面１３ａは、後述するヨーク筒部１３１のヨーク筒部内側面１３１ａを含む。そして、ロータヨーク１３は、ヨーク筒部内側面１３１ａにマグネット１２を保持する。
【００１６】
蓋部１４は、例えば金属で構成される。蓋部１４は、ヨーク上端部１３ｂに接続される。ヨーク上端部１３ｂは、ロータヨーク１３の上端に位置する。蓋部１４は、静止部３０の後述するハウジング３１およびステータ３２を上方から覆う。
【００１７】
蓋部１４は、軸方向に貫通する貫通孔１４Ｐを有する。上記のシャフト１１は、蓋部１４の貫通孔１４Ｐに圧入される。これにより、シャフト１１、マグネット１２、ロータヨーク１３および蓋部１４を、中心軸Ｃを中心に一体的に回転させることが可能となる。
【００１８】
第１軸受２０は、シャフト１１を中心軸Ｃの周りに回転可能に支持する。第１軸受２０は、例えばボールベアリングで構成される。本実施形態では、第１軸受２０は、軸方向に離間して２つ配置される。なお、第１軸受２０は、スリーブベアリングで構成されてもよい。
【００１９】
静止部３０は、ハウジング３１と、ステータ３２と、ベース部３３と、を有する。
【００２０】
ハウジング３１は、中心軸Ｃを周方向に囲む筒状に形成される。ハウジング３１は、径方向内方に第１軸受２０を保持する。また、ハウジング３１は、径方向外方にステータ３２を保持する。ハウジング３１は、例えば金属で構成されるが、樹脂で構成されてもよい。
【００２１】
ステータ３２は、回転部１０のマグネット１２よりも径方向内方に位置する。ステータ３２は、ステータコア３２１と、インシュレータ３２２と、コイル３２３と、を有する。
【００２２】
ステータコア３２１は、例えばケイ素鋼板等の電磁鋼板を上下に積層して構成される。インシュレータ３２２は、絶縁性を有する樹脂で構成される。インシュレータ３２２は、ステータコア３２１の外面を囲んで設けられる。コイル３２３は、インシュレータ３２２を介して、ステータコア３２１の周囲に巻き回された導線で構成される。コイル３２３には、図示しない回路基板から駆動電流が供給される。
【００２３】
ベース部３３は、ステータ３２の下方に位置してハウジング３１を支持する。本実施形態では、ベース部３３は、例えば金属で構成され、ハウジング３１と一体的に形成される。なお、例えばハウジング３１を樹脂で形成し、ベース部３３を金属で形成してもよい。この場合、ハウジング３１とベース部３３とは、例えば接着剤による接着や圧入などの手法で接続される。
【００２４】
以上より、本実施形態のモータ１は、以下のように表現できる。すなわち、本実施形態のモータ１は、無人航空機用のアウターロータ型モータであって、上下に延びる中心軸Ｃを中心として回転するシャフト１１を有する回転部１０と、シャフト１１を支持する第１軸受２０と、第１軸受２０を支持するハウジング３１を有する静止部３０と、を有する。回転部１０は、マグネット１２と、径方向内側面１３ａにマグネット１２を保持するロータヨーク１３と、を有する。静止部３０は、マグネット１２よりも径方向内方に位置するステータ３２と、ステータ３２の軸方向下方に位置してハウジング３１を支持するベース部３３と、を有する。
【００２５】
上記の構成において、コイル３２３に駆動電流が供給されると、ステータコア３２１に径方向の磁束が生じる。ステータコア３２１の磁束によって生じる磁界と、マグネット１２によって生じる磁界とが作用し、回転部１０の周方向にトルクが発生する。このトルクにより、回転部１０は、中心軸Ｃを中心として回転する。そして、回転部１０のシャフト１１と接続される図示しないプロペラが回転する。これにより、無人航空機は、飛行可能となる。
【００２６】
＜１−２．第２軸受について＞
図２は、第２軸受４０の概略の構成を示す断面図である。また、図３は、モータ１の第２軸受４０付近の構成を拡大して示す断面図である。第２軸受４０は、外輪４１と、内輪４２と、シール部４３と、ボール４４と、保持器４５と、を有する。保持器４５は、外輪４１と内輪４２との間で転動するボール４４を保持する。
【００２７】
外輪４１は、ロータヨーク１３の径方向内側面１３ａと接触し、例えば接着剤によって固定される。内輪４２は、外輪４１よりも径方向内方に位置する。内輪４２は、図１に示すベース部３３の径方向外側面３３ａと接触し、例えば接着剤によって固定される。ベース部３３の径方向外側面３３ａは、ロータヨーク１３の径方向内側面１３ａと第２軸受４０を介して径方向に対向する。
【００２８】
シール部４３は、鋼板４３１と、合成ゴム４３２と、を有する。合成ゴム４３２は、鋼板４３１を覆うように設けられる。シール部４３は、ボール４４に対して上方および下方それぞれに設けられる。各シール部４３の径方向外端４３ａは、外輪４１と固定される。また、各シール部４３の径方向内端４３ｂは、内輪４２と接触する。これにより、ボール４４の上方および下方の位置において、外輪４１と内輪４２との間の径方向の隙間が各シール部４３によって塞がれる。
【００２９】
すなわち、モータ１は、外輪４１と内輪４２との間をシール部４３で塞いだ第２軸受４０を有する。第２軸受４０の外輪４１は、ロータヨーク１３の径方向内側面１３ａと接触する。第２軸受４０の内輪４２は、ベース部３３の径方向外側面３３ａと接触する。
【００３０】
この構成では、径方向においてロータヨーク１３とベース部３３との間の隙間が第２軸受４０によって埋められる。また、第２軸受４０では、外輪４１と内輪４２との間の隙間がシール部４３によって塞がれる。これにより、径方向におけるロータヨーク１３とベース部３３との間の隙間を介して下方からモータ１の内部に水または粉塵が浸入することを、第２軸受４０によって抑制できる。したがって、モータ１が無人航空機用途で使用される場合でも、低空飛行時に下方からモータ１の内部に水または粉塵が浸入することを抑制できる。
【００３１】
例えばベース部３３がロータヨーク１３よりも下方の位置で径方向外方に延び、ベース部３３の径方向外側面３３ａがロータヨーク１３よりも径方向外方に位置すると、雨天時において、雨水がベース部３３の上面に溜まる虞がある。この場合、溜まった雨水が、ベース部３３の上面を径方向内方につたってモータ１の内部に浸入する虞がある。しかし、本実施形態では、第２軸受４０が径方向においてロータヨーク１３とベース部３３との間に位置することで、ベース部３３は、ロータヨーク１３よりも径方向内方に位置する。このため、雨水がベース部３３の上面に付着して溜まることはない。したがって、雨水がベース部３３をつたってモータ１の内部に浸入することも抑制できる。
【００３２】
＜１−３．ロータヨークの詳細＞
次に、上述したロータヨーク１３の詳細について説明する。ロータヨーク１３は、ヨーク筒部１３１と、ヨーク底部１３２と、を有する。ヨーク筒部１３１は、磁性体からなり、中心軸Ｃの周りに筒状に形成される。ヨーク底部１３２は、例えば金属で構成されるが、樹脂で構成されてもよい。ヨーク底部１３２は、ヨーク筒部下端部１３１Ｌに下方から接続される。ヨーク筒部下端部１３１Ｌは、ヨーク筒部１３１の下端に位置する。
【００３３】
すなわち、ロータヨーク１３は、中心軸Ｃの周りに筒状であるヨーク筒部１３１と、ヨーク筒部１３１の軸方向下端に位置するヨーク筒部下端部１３１Ｌに接続されるヨーク底部１３２と、を有する。
【００３４】
このように、ロータヨーク１３が、ヨーク筒部１３１およびヨーク底部１３２を有することにより、以下のようにしてモータ１を組み立てることが可能となる。まず、ベース部３３に第２軸受４０を固定する。その後、シャフト１１およびヨーク筒部１３１を含む回転部１０を静止部３０に対して上方から嵌め込む。最後に、ヨーク底部１３２をヨーク筒部下端部１３１Ｌに下方から接続し、第２軸受４０の外輪４１をヨーク底部１３２で支持する。このように、第２軸受４０を先にベース部３３に固定してモータ１を組み立てることができるため、モータ１の製造が容易となる。
【００３５】
ヨーク底部１３２は、図３に示すように、第１ヨーク支持面１３２ａと、第２ヨーク支持面１３２ｂと、を有する。第１ヨーク支持面１３２ａは、ヨーク筒部下端部１３１Ｌと軸方向に接触し、ヨーク筒部下端部１３１Ｌを下方から支持する。第２ヨーク支持面１３２ｂは、ヨーク筒部下端部１３１Ｌと径方向に接触し、径方向においてヨーク筒部下端部１３１Ｌを支持する。
【００３６】
すなわち、ヨーク底部１３２は、ヨーク筒部下端部１３１Ｌと軸方向に接触する第１ヨーク支持面１３２ａと、ヨーク筒部下端部１３１Ｌと径方向に接触する第２ヨーク支持面１３２ｂと、を有する。
【００３７】
この構成では、ヨーク底部１３２は、第１ヨーク支持面１３２ａおよび第２ヨーク支持面１３２ｂを介して、軸方向および径方向の２方向でヨーク筒部１３１と接触する。これにより、ヨーク筒部１３１に対してヨーク底部１３２を安定して接続し、固定することができる。
【００３８】
ヨーク底部１３２は、第１底部１３２１と、第２底部１３２２と、を有する。第１底部１３２１は、第２軸受４０の外輪４１と径方向に接触し、外輪４１を径方向に支持する。第２底部１３２２は、第１底部１３２１から径方向内方に突出し、第１底部１３２１よりも小さい内径を有する。そして、第２底部１３２２は、第２軸受４０の外輪４１と軸方向に接触し、外輪４１を軸方向に支持する。
【００３９】
すなわち、ヨーク底部１３２は、第２軸受４０の外輪４１と径方向に接触する第１底部１３２１と、第１底部１３２１よりも内径の小さい第２底部１３２２と、を有し、第２底部１３２２は、第２軸受４０の外輪４１と軸方向に接触する。
【００４０】
この構成では、第２軸受４０の外輪４１は、ヨーク底部１３２の第１底部１３２１と径方向に接触し、第２底部１３２２と軸方向に接触する。つまり、第２軸受４０の外輪４１は、ヨーク底部１３２に対して、互いに垂直な２方向で接触する。これにより、第２軸受４０の外輪４１をヨーク底部１３２に安定して固定することができる。
【００４１】
特に、第２底部１３２２は、第２軸受４０の外輪４１の軸方向下方に位置する。この構成では、第２底部１３２２が第２軸受４０の外輪４１を下方から支持する。このため、上述したように、先に第２軸受４０をベース部３３に固定した後に、ヨーク底部１３２を下方から差し込んでヨーク筒部１３１と接続するモータ１の組み立てが可能となる。
【００４２】
＜１−４．ロータヨークの他の構成＞
図４は、ロータヨーク１３のヨーク底部１３２の他の構成を示す断面図である。図４の構成では、ヨーク底部１３２の第２底部１３２２は、第２軸受４０の外輪４１の軸方向上方に位置する。この場合、以下のようにしてモータ１を組み立てることが可能となる。まず、ヨーク筒部１３１に対してヨーク底部１３２を下方から差し込む。その後、第２軸受４０の外輪４１が第２底部１３２２と接触するまで、ヨーク底部１３２とベース部３３との間に第２軸受４０を下方から嵌め込む。つまり、先にヨーク底部１３２を下方から差し込んだ後に、第２軸受４０を下方から嵌め込むモータ１の組み立てが可能となる。
【００４３】
＜１−５．ベース部について＞
図３および図４に示すように、ベース部３３は、第１ベース部３３１と、第２ベース部３３２と、を有する。第１ベース部３３１は、例えば金属で構成され、中心軸Ｃを周方向に囲む筒状で形成される。
【００４４】
第１ベース部３３１は、径方向外側面３３ａを有する。径方向外側面３３ａは、第１ベース部３３１の径方向外端に位置する。第１ベース部３３１の径方向外側面３３ａは、第２軸受４０の内輪４２と径方向に接触する。
【００４５】
第２ベース部３３２は、例えば金属で構成され、第１ベース部３３１よりも外径が大きい筒状で形成される。第２ベース部３３２は、第１ベース部３３１と軸方向に連結される。第２ベース部３３２は、第２軸受４０の内輪４１と軸方向に接触する。
【００４６】
第１ベース部３３１と第２ベース部３３２とは、一体的に構成されてもよいし、別部材で構成されて軸方向に接続されてもよい。第１ベース部３３１および第２ベース部３３２は、径方向内方においてハウジング３１を支持する。
【００４７】
すなわち、ベース部３３は、第２軸受４０の内輪４２と径方向に接触する第１ベース部３３１と、第１ベース部３３１よりも外径が大きく、第２軸受４０の内輪４２と軸方向に接触する第２ベース部３３２と、を有する。
【００４８】
この構成では、第２軸受４０の内輪４２は、第１ベース部３３１と径方向に接触し、第２ベース部３３２と軸方向に接触する。つまり、第２軸受４０の内輪４２は、ベース部３３に対して、互いに垂直な２方向で接触する。これにより、第２軸受４０の内輪４２をベース部３３に安定して固定することができる。
【００４９】
特に、図３の構成では、第２ベース部３３２は、第２軸受４０の内輪４２の軸方向上方に位置する。この場合、ヨーク筒部１３１に対してヨーク底部１３２を下方から差し込んで接続する前に、第１ベース部３３１に対して第２軸受４０を下方から嵌め込むことができる。また、第２軸受４０の上方への必要以上の進行が第２ベース部３３２によって阻止される。これにより、軸方向における第２軸受４０の位置決めが可能となる。
【００５０】
図５は、ベース部３３の他の構成を示す断面図である。図５の構成では、第２ベース部３３２は、第２軸受４０の内輪４２の軸方向下方に位置する。この場合、例えばステータ３２をハウジング３１に取り付ける前に、第２軸受４０を第１ベース部３３１に対して上方から嵌め込むことができる。また、第２軸受４０の下方への必要以上の進行が第２ベース部３３２によって阻止される。これにより、軸方向における第２軸受４０の位置決めが可能となる。
【００５１】
〔第２実施形態〕
＜２−１．モータの構成＞
図６は、本発明のアウターロータ型モータの他の例示的な実施形態に係るモータ１の概略の構成を示す断面図である。本実施形態のモータ１は、基本的な構成は第１実施形態と共通する。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と共通する構成に同一の参照番号を付記する。
【００５２】
本実施形態では、モータ１のハウジング３１は、第１ハウジング３１１と、第２ハウジング３１２と、を有する。第１ハウジング３１１は、中心軸Ｃを周方向に囲む形状に形成される。第１ハウジング３１１は、径方向内方に第１軸受２０を保持する。第２ハウジング３１２は、第１ハウジング３１１よりも径方向外方で、中心軸Ｃを周方向に囲む筒状に形成される。第２ハウジング３１２は、径方向外方にステータ３２を保持する。すなわち、ハウジング３１は、径方向内方に第１軸受２０を保持する第１ハウジング３１１と、径方向外方にステータ３２を保持する第２ハウジング３１２と、を有する。
【００５３】
第１ハウジング３１１と第２ハウジング３１２とは、径方向に離間して配置される。したがって、第１ハウジング３１１の径方向外側面３１１ａと、第２ハウジング３１２の径方向内側面３１２ａとの間には、隙間Ｔが形成される。隙間Ｔは、ハウジング３１の下端の開口部３１ａを介して外部と連通する。
【００５４】
本実施形態では、静止部３０は、放熱板３５を有する。放熱板３５は、例えばヒートシンクで構成される。ヒートシンクは、アルミニウム、鉄、銅などの熱伝導性に優れた金属材料からなる。放熱板３５の形状は、板状であってもよいし、放熱効率を向上させるために表面積を広げたフィン形状であってもよい。
【００５５】
放熱板３５は、径方向において、第１ハウジング３１１の径方向外側面３１１ａと、第２ハウジング３１２の径方向内側面３１２ａとの間に位置する。そして、放熱板３５は、径方向外側面３１１ａと径方向内側面３１２ａとを径方向に接続する。すなわち、静止部３０は、第１ハウジング３１１の径方向外側面３１１ａと第２ハウジング３１２の径方向内側面３１２ａとを接続する放熱板３５を有する。
【００５６】
本実施形態では、放熱板３５は、４つ設けられる。４つの放熱板３５は、第１ハウジング３１１の径方向外側面３１１ａと第２ハウジング３１２の径方向内側面３１２ａとの間で周方向に９０°ずつ離間して配置される。したがって、第１ハウジング３１１の径方向外側面３１１ａと第２ハウジング３１２の径方向内側面３１２ａとは、周方向の異なる４箇所で各放熱板３５によって接続される。なお、放熱板３５の数は、上記の４つには限定されず、１つであってもよいし、４つ以外の複数であってもよい。
【００５７】
このように、静止部３０が放熱板３５を有することにより、モータ１内で発生した熱を放熱板３５に伝達し、放熱板３５で逃がすことができる。例えばステータ３２で発生した熱を放熱板３５で逃がすことができる。これにより、モータ１を冷却することができる。
【００５８】
特に、本実施形態では、第２ハウジング３１２は金属である。これにより、ステータ３２で発生した熱を、第２ハウジング３１２を介して放熱板３５に効率よく伝達することができる。したがって、放熱板３５での放熱によるモータ１の冷却効果を高めることができる。ただし、第２ハウジング３１２は、樹脂で構成されてもよい。
【００５９】
＜２−２．蓋部および第３軸受について＞
先の第１実施形態では、回転部１０の蓋部１４は、ステータ３２を覆うとともに、ハウジング３１の全体を覆う。これに対して、本実施形態では、蓋部１４は、ステータ３２を覆うとともに、ハウジング３１の一部である第２ハウジング３１２を覆う。すなわち、回転部１０は、ロータヨーク１３の軸方向上端に位置するヨーク上端部１３ｂに接続され、ステータ３２および第２ハウジング３１２を軸方向上方から覆う蓋部１４を有する。
【００６０】
本実施形態のモータ１は、後述するシャフトホルダ１５を有する。シャフトホルダ１５は、蓋部１４よりも径方向内方に位置する。蓋部１４は、シャフトホルダ１５に周方向の４箇所で支持される。
【００６１】
図７は、本実施形態の蓋部１４および後述する第３軸受５０を拡大して示す断面図である。蓋部１４は、第１対向面１４ａを有する。第１対向面１４ａは、放熱板３５よりも上方に位置し、第２ハウジング３１２と径方向に対向する。本実施形態において、第１対向面１４ａは、後述する第３軸受５０を介して第２ハウジング３１２と径方向に対向する。すなわち、蓋部１４は、放熱板３５よりも軸方向上方に位置し、第２ハウジング３１２と径方向に対向する第１対向面１４ａを有する。
【００６２】
本実施形態のモータ１は、第３軸受５０を有する。第３軸受５０は、外輪５１と、内輪５２と、シール部５３と、ボール５４と、保持器５５と、を有する。保持器５５は、外輪５１と内輪５２との間で転動するボール５４を保持する。
【００６３】
外輪５１は、第２ハウジング３１２の径方向対向面３１２ｂと接触し、例えば接着剤によって固定される。径方向対向面３１２ｂは、第２ハウジング３１２の径方向内側面３１２ａの一部である。径方向対向面３１２ｂは、第２ハウジング３１２の上端の径方向内方に位置し、蓋部１４の第１対向面１４ａと第３軸受５０を介して径方向に対向する。内輪５２は、外輪５１よりも径方向内方に位置する。内輪５２は、蓋部１４の第１対向面１４ａと接触し、例えば接着剤によって固定される。
【００６４】
シール部５３は、鋼板５３１と、合成ゴム５３２と、を有する。合成ゴム５３２は、鋼板５３１を覆うように設けられる。シール部５３は、ボール５４に対して上方および下方それぞれに設けられる。各シール部５３の径方向外端５３ａは、外輪５１と固定される。また、各シール部５３の径方向内端５３ｂは、内輪５２と接触する。これにより、ボール５４の上方および下方の位置において、外輪５１と内輪５２との間の径方向の隙間が各シール部５３によって塞がれる。
【００６５】
すなわち、モータ１は、外輪５１と内輪５２との間をシール部５３で塞いだ第３軸受５０を有する。第３軸受４０の外輪５１は、第２ハウジング３１２の径方向内側面３１２ａと接触する。第３軸受５０の内輪５２は、蓋部１４の第１対向面１４ａと接触する。これにより、径方向内側面３１２ａと第１対向面１４ａとの間の径方向の隙間を介して、ステータ３２およびマグネット１２に向かって水または粉塵が浸入することを、第３軸受５０によって抑制できる。
【００６６】
例えば、無人航空機の低空飛行時に、無人航空機のプロペラの回転によって水面付近の水または地表付近の粉塵が巻き上げられる。水面付近から巻き上げられた水または地表付近から巻き上げられた粉塵は、開口部３１ａおよび隙間Ｔを介して、径方向内側面３１２ａと第１対向面１４ａとの間に下方から浸入する虞がある。このような水または粉塵の浸入を、第３軸受５０によって抑制することができる。
【００６７】
特に、第２ハウジング３１２の径方向内側面３１２ａは、蓋部１４の第１対向面１４ａと径方向に対向する径方向対向面３１２ｂを有する。第３軸受５０の外輪５１は、第２ハウジング３１２の径方向対向面３１２ｂと接触する。したがって、特に、径方向対向面３１２ｂと第１対向面１４ａとの間の径方向の隙間を介して下方から水または粉塵が浸入することを、第３軸受５０によって抑制できる。
【００６８】
＜２−３．シャフトホルダについて＞
本実施形態では、回転部１０は、シャフトホルダ１５を有する。シャフトホルダ１５は、例えば金属で構成され、シャフト１１を保持する。図８は、シャフト１１およびシャフトホルダ１５の平面図である。なお、図８では、参考のため、放熱板３５の位置を二点鎖線で示す。
【００６９】
シャフトホルダ１５は、ホルダ筒部１５１と、鍔部１５２と、を有する。ホルダ筒部１５１は、中心軸Ｃの周りに筒状に形成される。ホルダ筒部１５１は、軸方向に貫通する貫通孔１５１Ｐを有する。上記のシャフト１１は、ホルダ筒部１５１の貫通孔１５１Ｐに圧入される。鍔部１５２は、ホルダ筒部１５１において蓋部１４よりも上方の位置から径方向外方に向かって延びる。
【００７０】
すなわち、回転部１０は、シャフト１１を保持するシャフトホルダ１５を有し、シャフトホルダ１５は、中心軸Ｃの周りに筒状のホルダ筒部１５１と、ホルダ筒部１５１において蓋部１４よりも軸方向上方の位置から径方向外方に向かって延びる鍔部１５２と、を有する。この構成では、シャフトホルダ１５の鍔部１５２が雨よけとなり、上方からの雨水のモータ１内への浸入を抑制できる。
【００７１】
シャフトホルダ１５は、板状部１５３を有する。板状部１５３は、ホルダ筒部１５１と径方向に接触し、鍔部１５２と軸方向に接触する板状の部材である。本実施形態では、板状部１５３は、４つ設けられる。４つの板状部１５３は、周方向に９０°ずつ離間して配置される。
【００７２】
つまり、本実施形態では、板状部１５３の数は、放熱板３５の数と同じである。そして、板状部１５３の周方向の配列ピッチも、放熱板３５の周方向の配列ピッチと同じである。この場合、シャフトホルダ１５の回転位置によっては、図８のように、板状部１５３と放熱板３５とが軸方向に重なる位置関係となる場合もあるし、図９のように、周方向にずれる位置関係となる場合もある。
【００７３】
板状部１５３は、蓋部１４と径方向において接続される。これにより、シャフトホルダ１５と蓋部１４とは、板状部１５３を介して一体化される。
【００７４】
なお、板状部１５３の数は、上記の４つには限定されず、１つであってもよいし、４つ以外の複数であってもよい。また、板状部１５３の数は、放熱板３５の数と異なってもよい。さらに、板状部１５３の周方向の配列ピッチは、放熱板３５の周方向の配列ピッチと異なってもよい。
【００７５】
上記のように、シャフトホルダ１５は、ホルダ筒部１５１と径方向に接触し、鍔部１５２と軸方向に接触する板状部１５３を有する。この構成では、ロータヨーク１３を保持する蓋部１４とともに、シャフトホルダ１５およびシャフト１１が中心軸Ｃの周りに回転すると、シャフトホルダ１５の板状部１５３も中心軸Ｃの周りに回転する。
【００７６】
図１０は、シャフトホルダ１５が図６の状態から周方向に例えば１０°回転したときのモータ１の断面図である。板状部１５３の回転により、板状部１５３付近の空気は、径方向外方に押し出される。そして、上記空気は、シャフトホルダ１５の鍔部１５２と蓋部１４との間の隙間Ｓから外部に排出される。また、上記空気の排出により、モータ１内には、第１ハウジング３１１と第２ハウジング３１２との間の隙間Ｔに、開口部３１ａを介して下方から空気が吸い込まれる。その結果、モータ１内には、図中の太線の矢印で示す空気の流れが生じる。
【００７７】
放熱板３５は、第１ハウジング３１１の径方向外側面３１１ａと第２ハウジング３１２の径方向内側面３１２ａとを接続し、上記隙間Ｔに位置する。つまり、放熱板３５は、モータ１内を流れる上記空気の流路の途中に位置する。これにより、放熱板３５が上記空気の送風によって冷却されるため、放熱板３５での放熱効率を向上させることができる。
【００７８】
また、本実施形態では、蓋部１４は、第２対向面１４ｂを有する。第２対向面１４ｂは、ホルダ筒部１５１と径方向に対向する。そして、シャフトホルダ１５の鍔部１５１は、軸方向から見て、第２対向面１４ｂの位置まで径方向外方に向かって延びる。このとき、鍔部１５１は、軸方向から見て、第２対向面１４ｂの位置を越えて径方向外方に延びてもよい。
【００７９】
すなわち、蓋部１４は、ホルダ筒部１５１と径方向に対向する第２対向面１４ｂを有し、シャフトホルダ１５の鍔部１５２は、軸方向から見て、蓋部１４の少なくとも第２対向面１４ｂの位置まで径方向外方に向かって延びる。この場合、鍔部１５２と蓋部１４との間の隙間Ｓが軸方向に絞られる。これにより、板状部１５３が回転したときに、隙間Ｓを介して径方向外方に向かう空気の流れを生じさせることが容易となる。その結果、上記空気の送風によって放熱板３５を冷却することが容易となる。
【００８０】
また、本実施形態では、第２ハウジング３１２は、第３軸受５０の外輪５１と軸方向に接触する軸方向支持面３１２ｃを有する。この構成では、第３軸受５０の外輪５１は、軸方向支持面３１２ｃを介して第２ハウジング３１２に支持される。同時に、第３軸受５０の外輪５１は、上述した径方向内側面３１２ａ、特に径方向対向面３１２ｂを介して、第２ハウジング３１２に支持される。つまり、第３軸受５０の外輪５１は、径方向および軸方向の２方向で第２ハウジング３１２に支持される。これにより、第２ハウジング３１２に対して第３軸受３１２の外輪５１を安定して固定することができる。
【００８１】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また、上記実施形態やその変形例は適宜任意に組み合わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明のアウターロータ型モータは、無人航空機に利用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１      モータ
１０      回転部
１１      シャフト
１２      マグネット
１３      ロータヨーク
１３ａ    径方向内側面
１３ｂ    ヨーク上端部
１４      蓋部
１４ａ    第１対向面
１４ｂ    第２対向面
１５      シャフトホルダ
２０      第１軸受
３０      静止部
３１      ハウジング
３２      ステータ
３３      ベース部
３３ａ    径方向外側面
３５      放熱板
４０      第２軸受
４１      外輪
４２      内輪
４３      シール部
５０      第３軸受
５１      外輪
５２      内輪
５３      シール部
１３１      ヨーク筒部
１３１Ｌ    ヨーク筒部下端部
１３２      ヨーク底部
１３２ａ    第１ヨーク支持面
１３２ｂ    第２ヨーク支持面
１５１      ホルダ筒部
１５２      鍔部
１５３      板状部
３１１      第１ハウジング
３１１ａ    径方向外側面
３１２      第２ハウジング
３１２ａ    径方向内側面
３１２ｂ    径方向対向面
３１２ｃ    軸方向支持面
３３１      第１ベース部
３３２      第２ベース部
１３２１      第１底部
１３２２      第２底部
Ｃ      中心軸
【図１】
2020072531.tif 000003
【図２】
2020072531.tif 000004
【図３】
2020072531.tif 000005
【図４】
2020072531.tif 000006
【図５】
2020072531.tif 000007
【図６】
2020072531.tif 000008
【図７】
2020072531.tif 000009
【図８】
2020072531.tif 000010
【図９】
2020072531.tif 000011
【図１０】
2020072531.tif 000012