(57)【要約】一方向に延在する回転軸を有する回転子と、回転子の少なくとも一部を収容する筐体と、筐体に収容される固定子と、を有し、回転子は、少なくとも回転軸の一端側に円筒状の空冷部を有し、空冷部は、円筒状に設けられた空冷部本体を貫通する貫通孔を有し、空冷部の回転軸方向の端部は、筐体の外部に露出して開口し、第１貫通孔は、筐体の内部に開口しており、回転子と固定子とのいずれか一方は、回転軸の周方向に配列する複数のコイルを有し、筐体と回転子との少なくともいずれか一方は、コイルに対し空冷部とは反対側に、筐体の内部と連通する放冷孔を有するモータ。
2018159813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に延在する回転軸を有する回転子と、
前記回転子の少なくとも一部を収容する筐体と、
前記筐体に収容される固定子と、を有し、
前記回転子は、少なくとも前記回転軸の一端側に円筒状の空冷部を有し、
前記空冷部は、円筒状に設けられた空冷部本体を貫通する貫通孔を有し、
前記空冷部の回転軸方向の端部は、前記筐体の外部に露出して開口し、
前記貫通孔は、前記筐体の内部に開口しており、
前記回転子と前記固定子とのいずれか一方は、前記回転軸の周方向に配列する複数のコイルを有し、
前記筐体と前記回転子との少なくともいずれか一方は、前記コイルに対し前記空冷部とは反対側に、前記筐体の内部と連通する放冷孔を有するモータ。
【請求項２】
前記空冷部は、複数の前記貫通孔を有し、
複数の前記貫通孔は、前記回転軸方向の視野において回転対称に配置されている請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記回転子が、前記回転軸の一端に前記空冷部を有し、
複数の前記貫通孔は、前記視野において前記回転軸を中心とする放射状に設けられている請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記空冷部は、前記回転軸の一端に設けられた第１空冷部と、前記回転軸の他端に設けられた第２空冷部とを有し、
前記視野において前記回転軸の中心を通り前記空冷部の外周と交わる点を基準点とし、前記中心と前記基準点とを通る線分を基準線としたとき、
前記第１空冷部における前記貫通孔である第１貫通孔は、前記第１貫通孔の中心線が前記基準点を通ると共に前記基準線に対し傾斜し、
前記第２空冷部における前記貫通孔である第２貫通孔は、前記第２貫通孔の中心線が前記基準点を通ると共に前記基準線に対して傾斜しており、
前記第１貫通孔の中心線と前記第２貫通孔の中心線とは、前記視野において逆方向に傾斜している請求項２に記載のモータ。
【請求項５】
前記放冷孔は、前記筐体に設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項６】
前記端部を覆うフィルタを有する請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関するものである。
本願は、２０１７年３月３日に出願された日本国特願２０１７−４１１０３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年の労働人口の減少と高齢者の増加とに伴い、重負荷労働に従事する労働者や高齢者向けに、動作を補助するアシストロボットの開発が進められている。また、生産現場では、人の隣で働くロボット、いわゆる協働ロボットの導入が進められている。このようなロボットでは、アクチュエータの駆動源にモータが用いられている。【０００３】
上述のロボットは、使用感の向上や作業スペースの確保等の要求に従って、小型化することが求められている。そのため、駆動源として用いられるモータは、小型で且つ高出力であることが求められている。【０００４】
一般に、モータの出力は、投入する電力に応じて増大する。一方、モータへの投入電力が増大すると、モータの駆動発熱も増大することになる。そのため、高出力で用いられるモータは、駆動発熱を除熱し、破損を抑制することが求められる。このようなモータとして、空冷や水冷によりモータを外部から冷却する構成を有するものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９７４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の構成では、モータを冷却する外部構成の存在により、モータを含む駆動源全体が大型化しやすい。そのため、効率よく冷却可能なモータが求められていた。【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、効率よく冷却可能な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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、一方向に延在する回転軸を有する回転子と、前記回転子の少なくとも一部を収容する筐体と、前記筐体に収容される固定子と、を有し、前記回転子は、少なくとも前記回転軸の一端側に円筒状の空冷部を有し、前記空冷部は、円筒状に設けられた空冷部本体を貫通する貫通孔を有し、前記空冷部の回転軸方向の端部は、前記筐体の外部に露出して開口し、前記貫通孔は、前記筐体の内部に開口しており、前記回転子と前記固定子とのいずれか一方は、前記回転軸の周方向に配列する複数のコイルを有し、前記筐体と前記回転子との少なくともいずれか一方は、前記コイルに対し前記空冷部とは反対側に、前記筐体の内部と連通する放冷孔を有するモータを提供する。【０００９】
本発明の一態様においては、前記空冷部は、複数の前記貫通孔を有し、複数の前記貫通孔は、前記回転軸方向の視野において回転対称に配置されている構成としてもよい。【００１０】
本発明の一態様においては、前記回転子が、前記回転軸の一端に前記空冷部を有し、複数の前記貫通孔は、前記視野において前記回転軸を中心とする放射状に設けられている構成としてもよい。【００１１】
本発明の一態様においては、前記空冷部は、前記回転軸の一端に設けられた第１空冷部と、前記回転軸の他端に設けられた第２空冷部とを有し、前記視野において前記回転軸の中心を通り前記空冷部の外周と交わる点を基準点とし、前記中心と前記基準点とを通る線分を基準線としたとき、前記第１空冷部における前記貫通孔である第１貫通孔は、前記第１貫通孔の中心線が前記基準点を通ると共に前記基準線に対し傾斜し、前記第２空冷部における前記貫通孔である第２貫通孔は、前記第２貫通孔の中心線が前記基準点を通ると共に前記基準線に対して傾斜しており、前記第１貫通孔の中心線と前記第２貫通孔の中心線とは、前記視野において逆方向に傾斜している構成としてもよい。【００１２】
本発明の一態様においては、前記放冷孔は、前記筐体に設けられている構成としてもよい。【００１３】
本発明の一態様においては、前記端部を覆うフィルタを有する構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、効率よく駆動発熱を冷却可能なモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態のモータを示す概略斜視図。
【図２】正面側からの視野におけるモータの分解斜視図。
【図３】裏面側からの視野におけるモータの分解斜視図。
【図４】回転子の側面図。
【図５】回転子の裏面側からの視野における斜視図
【図６】空冷部の断面図
【図７】第１実施形態のモータの機能を説明する説明図。
【図８】モータを駆動させたときの温度分布を示すシミュレーション結果。
【図９】第１実施形態のモータの変形例を示す説明図。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るモータの説明図。
【図１１】本発明の第３実施形態に係るモータの説明図。
【図１２】第１空冷部の断面図。
【図１３】第２空冷部の断面図。
【図１４】第３実施形態のモータの機能を説明する説明図。
【図１５】第３実施形態のモータの機能を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
以下、図１〜図９を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るモータについて説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００１７】
図１は、本実施形態のモータ１００を示す概略斜視図である。図２，３は、モータ１００の分解斜視図である。
【００１８】
図１〜３に示すように、モータ１００は、モータケース（筐体）１と、モータケース１に収容される固定子２と、モータケース１に一部が収容された回転子３と、を有している。
【００１９】
以下の説明においては、後述する回転子３のシャフト３１がモータケース１から突出する側をモータ１００の「正面」とし、シャフト３１の延在方向であって「正面」と反対側をモータ１００の「裏面」とする。シャフト３１の延在方向に直交する方向の側をモータ１００の「側面」とする。以下の説明においては、必要に応じて「正面側」「裏面側」と称して各部材同士の関係や、部材に設けられた構成の配置位置を規定することがある。
【００２０】
この関係において、図２は、正面側からの視野におけるモータ１００の分解斜視図であり、図３は、裏面側からの視野におけるモータ１００の分解斜視図である。
【００２１】
（モータケース）
モータケース１は、ケース本体１１、第１エンドプレート１２、第２エンドプレート１３を有している。
【００２２】
ケース本体１１は、円筒状の部材である。ケース本体１１の正面側の壁面には、ケース本体１１を貫通する複数の貫通孔１１ａが設けられている。本実施形態のモータ１００においては、特に図３に示すように、ケース本体１１に６箇所の貫通孔１１ａが設けられている。複数の貫通孔１１ａは、円筒状のケース本体１１の中心軸を中心として放射状に設けられている。また、複数の貫通孔１１ａは、それぞれケース本体１１の周方向に等間隔に設けられている。
貫通孔１１ａは、本発明における放冷孔に該当する。
【００２３】
ケース本体１１の内部１１ｂには、裏面側の端部１１ｙから正面側の端部１１ｘまでの間で一部内径を小さく変化させることにより、度当たり１１ｚが設けられている。後述する固定子２をケース本体１１の内部１１ｂに挿入する際、固定子２は、度当たり１１ｚに当接することにより端部位置が規定される。複数の貫通孔１１ａは、度当たり１１ｚよりも、端部１１ｘ側に設けられている。
【００２４】
第１エンドプレート１２は、ケース本体１１の正面側の端部１１ｘに嵌合する円板状の部材である。第１エンドプレート１２の中心には、厚さ方向に貫通孔１２ａが設けられている。貫通孔１２ａの中心は、第１エンドプレート１２の中心と一致している。
【００２５】
貫通孔１２ａ内には、円環状の軸受け１２１が嵌合している。軸受け１２１の貫通孔１２１ａは、貫通孔１２ａおよび第１エンドプレート１２の中心と一致している。
【００２６】
第２エンドプレート１３は、ケース本体１１の裏面側の端部１１ｙに取り付けられる円板状の部材である。第２エンドプレート１３の中心には、厚さ方向に貫通孔１３ａが設けられている。貫通孔１３ａの中心は、第２エンドプレート１３の中心と一致している。
【００２７】
貫通孔１３ａ内には、円環状の軸受け１３１が嵌合している。軸受け１３１の貫通孔１３１ａは、貫通孔１３ａおよび第２エンドプレート１３の中心と一致している。
【００２８】
第２エンドプレート１３のケース本体１１に面する主面には、円環状の凸条部１３２が設けられている。凸条部１３２の外周直径は、ケース本体１１の内周直径と略一致している。第２エンドプレート１３は、凸条部１３２がケース本体１１に嵌合することで、ケース本体１１の裏面側の端部１１ｙに取り付けられている。
【００２９】
第１エンドプレート１２と第２エンドプレート１３とのいずれか一方は、ケース本体１１と一体に形成されていてもよい。
【００３０】
（固定子）
固定子２は、ステータコア２１と、複数（図では６つ）のコイル２２と、を有する。
【００３１】
ステータコア２１は、円筒状のコアバック２１１と、コアバック２１１の内周側においてコアバック２１１の径方向に延びる複数（図では６つ）のティース２１２とを有する。ティース２１２は、コアバック２１１の周方向に等間隔で配列している。ステータコア２１は、例えば鉄や電磁鋼板を形成材料とする。
【００３２】
コイル２２は、ティース２１２にコイル線を巻きつけることで形成される。コイル２２は、通電されることでステータコア２１を励磁する。隣り合うコイル２２の間には、円筒状のステータコア２１の軸方向に貫通する空間２Ｘが６箇所形成されている。
【００３３】
（回転子）
回転子３は、シャフト（回転軸）３１と、ホルダ３２と、マグネット３３と、空冷部３４と、を有する。シャフト３１と空冷部３４とは、別部材で構成されていてもよく、連続する同一の部材であってもよい。接合部での劣化を抑制するために、シャフト３１と空冷部３４とは、連続する同一の部材である方が好ましい。
【００３４】
以下、回転子３については、図４〜６を用いて説明する。図４は回転子３の側面図、図５は回転子３の裏面側からの視野における斜視図、図６は、空冷部３４の断面図であり図４のＶＩ−ＶＩにおける矢視断面図である。
【００３５】
シャフト３１は、中心軸Ｃに沿って配置された円柱状の軸である。シャフト３１の中心は中心軸Ｃに一致する。回転子３がモータケース１内に挿入された際には、シャフト３１は、軸受け１２１の貫通孔１２１ａに挿入され、軸受け１２１に支持される。
【００３６】
ホルダ３２は、例えば鉄や電磁鋼板を形成材料とし、シャフト３１が挿通された円筒状の部材である。ホルダ３２は、シャフト３１に固定されている。
【００３７】
ホルダ３２は、複数のマグネット３３を覆い、マグネット３３の離脱を防ぐ不図示のカバーを有していてもよい。
また、ホルダ３２は、外周面に複数のマグネット３３が嵌合する凹部が形成されていてもよい。
さらに、ホルダ３２は、シャフト３１の延在方向に設けられ、マグネット３３を挿入する挿入孔を有してもよい。
【００３８】
マグネット３３は、ホルダ３２の外周部にホルダ３２の周方向に等間隔で配列した永久磁石である。図では、回転子３は４つのマグネット３３を有することとしている。
【００３９】
空冷部３４は、シャフト３１の裏面側の一端に設けられた部材である。空冷部３４は、空冷部本体３４１と、空冷部本体３４１の内部空間３４１ａに設けられた複数（図では６つ）の羽根３４２と、を有している。
【００４０】
空冷部本体３４１は、中心軸Ｃに沿って配置された円筒状の部材である。空冷部本体３４１の中心は中心軸Ｃに一致する。
【００４１】
空冷部本体３４１の外周部には、外周半径を変化させることにより、度当たり３４１ｘが設けられている。回転子３をケース本体１１の内部１１ｂに挿入し、第２エンドプレート１３を取り付ける際、度当たり３４１ｘが第２エンドプレート１３の軸受け１３１に当接することにより回転子３の位置が規定される。回転子３がモータケース１内に挿入された際には、空冷部３４の端部３４ａは、軸受け１３１の貫通孔１３１ａに挿入され、軸受け１３１に支持される。
【００４２】
空冷部本体３４１は、シャフト３１の裏面側の端部に開口する内部空間３４１ａと、空冷部本体３４１の径方向に貫通する複数（図では６つ）の貫通孔３４１ｂと、を有する。複数の貫通孔３４１ｂは、空冷部本体３４１の周方向に等間隔に設けられている。
【００４３】
複数の貫通孔３４１ｂは、度当たり３４１ｘよりもホルダ３２側に設けられている。貫通孔３４１ｂは、空冷部本体３４１を空冷部本体３４１の径方向に貫通している。図６に示すように、貫通孔３４１ｂは、中心軸Ｃに沿った方向の視野において、回転対称に配置されている。
【００４４】
図では、貫通孔３４１ｂは、中心軸Ｃを中心とする放射状に設けられている。また、複数の貫通孔３４１ｂは、空冷部本体３４１の周方向に等間隔に設けられている。
【００４５】
羽根３４２は、空冷部本体３４１の内部空間３４１ａにおいて、隣り合う貫通孔３４１ｂの間に設けられている。羽根３４２は、空冷部本体３４１の径方向に延びている。
【００４６】
図７は、モータ１００の機能を説明する説明図であり、中心軸Ｃを含む平面におけるモータ１００の概略断面図である。
【００４７】
図に示すように、モータ１００において空冷部３４の端部３４ａは、モータ１００の外部に露出して開口している。また、空冷部３４の貫通孔３４１ｂは、モータケース１の内部に開口している。すなわち、モータケース１の内部空間１Ｓは、貫通孔３４１ｂを介して、モータケース１の外部と連通している。
【００４８】
また、モータケース１は、複数の貫通孔１１ａを有している。すなわち、モータケース１の内部空間１Ｓは、貫通孔１１ａを介して、モータケース１の外部と連通している。
【００４９】
このようなモータ１００を駆動すると、回転子３の回転に伴って空冷部３４も回転する。すると、空冷部３４が送風機能を示して、貫通孔３４１ｂを介してモータケース１内に外気Ａを送り込む。その際、空冷部３４が羽根（図６参照）を有することで、空冷部３４の送風機能を増長させる。
【００５０】
空冷部３４によりモータケース１内に送られた外気Ａは、コイル２２の間の空間２Ｘを通過する。空間２Ｘを流動する外気Ａは、駆動時に通電することにより発熱するコイル２２を空冷（冷却）する。
【００５１】
コイル２２を冷却した外気Ａは、コイル２２に対し空冷部３４とは反対側に位置する貫通孔１１ａを介して、モータケース１の外部に放出される。
【００５２】
なお、空冷部３４は、貫通孔３４１ｂが放射状に形成されており、回転子３の回転方向に対して等価である。そのため、空冷部３４は、回転子３の回転方向によらず上記送風機能を示す。
【００５３】
図８は、モータ１００を駆動させたときの温度分布を示すシミュレーション結果である。図中、矢印は気流方向を示す。また、図８においては、高温になるほど薄い色、低温になるほど濃い色となるように、モータ１００の内外周辺の温度分布を示している。
【００５４】
図に示すように、モータ１００駆動時には、コイル２２において発熱が見られる。しかし、空冷部３４から取り込まれた外気によりコイル２２が冷却され、貫通孔１１ａから放熱される様子が確認できる。
【００５５】
以上のような構成のモータ１００は、このように空冷部３４が取り込んだ外気Ａでコイル２２を冷却することにより、効率よく駆動発熱を除熱可能である。その結果、モータ１００に投入可能な電力量を増大させることができ、高トルクなモータを実現することができる。
【００５６】
本来、モータの内部空間に外気を取り込むと、外気と共に塵埃をモータ内に取り込むおそれがある。そのため、本実施形態のモータ１００のように、モータの内部空間に外気を取り込み、直接コイルを冷却するという構成は考慮外とされていた。
【００５７】
しかし、近年の製造現場に多く採用されているクリーンルームのように、空気中に浮遊する塵埃が極めて少ない環境であれば、モータ内に外気を取り込む際にモータ内部に塵埃を取り込むおそれが少なくなる。そのため、このような環境においては、塵埃に起因する破損を問題とせず、モータ１００を効率的に冷却することができる。その結果、モータ１００への投入可能な電力量を増大させることができ、高トルクなモータとすることができる。
【００５８】
また、従来のように空気中の塵埃を考慮すべき使用環境においては、図９に示すように、モータ１００の空冷部３４の端部に開口する内部空間３４１ａをフィルタ９０で覆うとよい。これにより、塵埃の影響を低減することが可能となる。なお、フィルタ９０の目開きは、空冷部３４から外気を取り込むという発明の効果を奏する範囲で選択すべきであることは言うまでもない。
【００５９】
なお、コイル２２の発熱が空冷部３４による冷却を上回ると、モータ１００が破損するおそれが増大する。そのため、予め空冷部３４による除熱を考慮した投入電力の最大値を見積もっておき、除熱可能な範囲でモータの最大回転速度を規定しておくとよい。
【００６０】
また、本実施形態においては、放冷孔として機能する貫通孔１１ａがケース本体１１の外周面に設けられることとしたが、これに限らない。モータ１００において、コイル２２に対し空冷部３４とは反対側に設けられる孔であれば、孔の位置は限らない。このような位置に設けられた孔であれば、空冷部３４でモータ１００の内部に取り込まれ、コイル２２近傍の空間２Ｘを通過した外気Ａを、モータ１００の外部に放出可能となる。
【００６１】
この観点から、貫通孔１１ａに代えて、例えば第１エンドプレート１２に放冷孔として機能する貫通孔を設けてもよい。
【００６２】
［第２実施形態］
図１０は、本発明の第２実施形態に係るモータ１１０の説明図であり、第１実施形態の図７に対応する図である。本実施形態のモータ１１０は、第１実施形態のモータ１００と一部共通している。異なるのは、したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６３】
図に示すモータ１１０は、モータケース（筐体）４と、モータケース４に収容される固定子２と、モータケース４に一部が収容された回転子５と、を有している。固定子２については、上述のモータ１００が有する固定子と同じ固定子を使用することができる。
【００６４】
（モータケース）
モータケース４は、内部空間を有し底板を備えた円筒状の部材である。モータケース４は、モータ１００が有するモータケース１と同様に、円筒状のケース本体、ケース本体の開口部に取り付けられる円板状のエンドプレートを有することとしてもよい。
【００６５】
モータケース４からは、回転子５が有するシャフト５１の一部が突出している。モータ１１０においては、シャフト５１が突出する側を「正面」、反対側を「裏面」とする。
【００６６】
モータケース４には、裏面側の側面に複数の貫通孔４ａが設けられている。複数の貫通孔４ａは、例えばモータ１００が有する複数の貫通孔１１ａと同様に、円筒状のモータケース４の中心軸を中心として放射状に設けられているとよい。また、複数の貫通孔４ａは、それぞれモータケース４の周方向に等間隔に設けられているとよい。
貫通孔４ａは、本発明における放冷孔に該当する。
【００６７】
モータケース４は、正面側に貫通孔を有する軸受け４１が設けられ、裏面側に貫通孔を有する軸受け４２が設けられている。
【００６８】
（回転子）
回転子５は、シャフト（回転軸）５１と、ホルダ５２と、マグネット５３と、を有する。ホルダ５２は、上述したホルダ３２と同様の構成を採用することができる。同様に、マグネット５３は、上述したマグネット５３と同様の構成を採用することができる。
【００６９】
シャフト５１は、一部がモータケース４から露出する略円柱状の部材である。シャフト５１は、円柱状の主軸部５１１と、主軸部５１１に対し正面側に設けられた円筒状の空冷部５１２と、主軸部５１１に対し裏面側に設けられた軸支部５１３と、を有する。主軸部５１１、空冷部５１２、軸支部５１３は、同一の中心軸に沿って配置されている。また、主軸部５１１、空冷部５１２、軸支部５１３は、連続する同一の部材であると好ましい。
【００７０】
空冷部５１２は、シャフト５１の端部に開口する内部空間５１１ａと、空冷部５１２の径方向に貫通する貫通孔５１２ｂと、を有する。複数の貫通孔５１２ｂは、例えば、空冷部５１２の中心軸に沿った方向の視野において、回転対称に配置されている。また、複数の貫通孔５１２ｂは、空冷部５１２の中心軸を中心とする放射状に設けられている。また、複数の貫通孔５１２ｂは、空冷部５１２の周方向に等間隔に設けられている。
【００７１】
空冷部５１２の内部空間５１１ａにおいて、隣り合う貫通孔５１２ｂの間には、上述の羽根３４２と同様の構成を設けてもよい。
【００７２】
軸支部５１３は、主軸部５１１よりも外周半径が小さい円柱状の構造である。
【００７３】
シャフト５１は、回転子５がモータケース４内に挿入された際には、空冷部５１２において軸受け４１に支持され、軸支部５１３において軸受け４２に支持される。
【００７４】
モータ１１０において、空冷部５１２の端部５１２ｘは、モータ１１０の外部に露出して開口している。また、空冷部５１２の貫通孔５１２ｂは、モータケース４の内部に開口している。すなわち、モータケース４の内部空間４Ｓは、貫通孔５１２ａを介して、モータケース４の外部と連通している。
【００７５】
また、モータケース４は、複数の貫通孔４ａを有している。すなわち、モータケース４の内部空間４Ｓは、貫通孔４ａを介して、モータケース４の外部と連通している。
【００７６】
このようなモータ１１０を駆動すると、回転子５の回転に伴って空冷部５１２も回転する。すると、空冷部５１２が送風機能を示し、貫通孔５１２ｂを介してモータケース４内に外気Ａを送り込む。その際、空冷部５１２が羽根を有すると、空冷部５１２の送風機能を増長させる。
【００７７】
空冷部５１２によりモータケース４内に送られた外気Ａは、コイル２２の間の空間２Ｘを通過する。空間２Ｘを流動する外気Ａは、駆動時に通電することにより発熱するコイル２２を空冷（冷却）する。
【００７８】
コイル２２を冷却した外気Ａは、コイル２２に対し空冷部５１２とは反対側に位置する貫通孔４ａを介して、モータケース４の外部に放出される。
【００７９】
以上のような構成のモータ１１０は、上述のように空冷部５１２が取り込んだ外気Ａでコイル２２を冷却することにより、効率よく駆動発熱を除熱可能である。その結果、モータ１１０に投入可能な電力量を増大させることができ、高トルクなモータを実現することができる。
【００８０】
［第３実施形態］
図１１〜１５は、本発明の第３実施形態に係るモータ１２０の説明図である。図１１は、モータ１２０の概略断面図であり、第１実施形態の図７に対応する図である。
【００８１】
図に示すモータ１２０は、モータケース（筐体）６と、モータケース４に収容される固定子２と、モータケース６に一部が収容された回転子７と、を有している。固定子２については、上述のモータ１００が有する固定子と同じ固定子を使用することができる。
【００８２】
（モータケース）
モータケース６は、内部空間を有し底板を備えた円筒状の部材である。モータケース６は、モータ１００が有するモータケース１と同様に、円筒状のケース本体、ケース本体の開口部に取り付けられる円板状のエンドプレートを有することとしてもよい。
【００８３】
モータケース６からは、回転子７が有するシャフト７１の一部が突出している。モータ１２０においては、シャフト７１が突出する側を「正面」、反対側を「裏面」とする。
【００８４】
モータケース６は、正面側に貫通孔を有する軸受け６１が設けられ、裏面側に貫通孔を有する軸受け６２が設けられている。
【００８５】
（回転子）
回転子７は、シャフト（回転軸）７１と、ホルダ７２と、マグネット７３と、第１空冷部（空冷部）７４と、を有する。ホルダ７２は、上述したホルダ３２と同様の構成を採用することができる。同様に、マグネット７３は、上述したマグネット５３と同様の構成を採用することができる。
【００８６】
シャフト７１は、一部がモータケース６から露出する略円柱状の部材である。シャフト７１は、円柱状の主軸部７１１と、主軸部７１１に対し正面側に設けられた円筒状の第２空冷部（空冷部）７１２と、を有する。主軸部７１１、第２空冷部７１２は、同一の中心軸に沿って配置されている。また、主軸部７１１、第２空冷部７１２は、連続する同一の部材であると好ましい。
【００８７】
第２空冷部７１２は、シャフト７１の正面側の端部に開口する内部空間７１１ａと、第２空冷部７１２の径方向に貫通する第２貫通孔７１２ｂと、を有する。複数の第２貫通孔７１２ｂは、第２空冷部７１２の周方向に等間隔に設けられている。
【００８８】
第１空冷部７４は、シャフト７１の裏面側の一端に設けられた円筒状の部材である。第１空冷部７４の中心はシャフト７１の中心軸に一致する。
【００８９】
第１空冷部７４は、シャフト７１の裏面側の端部に開口する内部空間７４ａと、第１空冷部７４の径方向に貫通する第１貫通孔７４ｂと、を有する。複数の第１貫通孔７４ｂは、第１空冷部７４の周方向に等間隔に設けられている。
【００９０】
回転子７がモータケース６内に挿入された際には、シャフト７１が軸受け６１に支持され、第１空冷部７４が軸受け６２に支持される。
【００９１】
モータ１２０において、第１空冷部７４の端部は、モータ１２０の外部に露出して開口している。また、第１空冷部７４の第１貫通孔７４ｂは、モータケース６の内部に開口している。すなわち、モータケース６の内部空間６Ｓは、第１貫通孔７４ｂを介して、モータケース６の外部と連通している。
【００９２】
また、第２空冷部７１２の第２貫通孔７１２ｂは、モータケース６の内部に開口している。すなわち、モータケース６の内部空間６Ｓは、第２貫通孔７１２ｂを介して、モータケース６の外部と連通している。
【００９３】
本実施形態のモータ１２０では、第１空冷部７４が内部空間７４ａに有する羽根、および第２空冷部７１２が内部空間７１２ａに有する羽根の構成が、第１実施形態のモータ１００および第２実施形態のモータ１１０と異なる。
【００９４】
図１２は、第１空冷部７４の断面図であり、図１１のXII−XIIにおける矢視断面図である。図１３は、第２空冷部７１２の断面図であり、図１１のXIII−XIIIにおける矢視断面図である。
【００９５】
図１２に示すように、第１空冷部７４の第１貫通孔７４ｂは次のように設定されている。
まず、シャフト７１の中心軸（中心）Ｃを通り第１空冷部７４の外周と交わる点を基準点Ｐ１とし、中心軸Ｃと基準点Ｐ１とを通る線分を基準線Ｒ１とする。このとき、第１貫通孔７４ｂは、第１貫通孔７４ｂの中心線Ｃ１が基準点Ｐ１を通ると共に基準線Ｒ１に対し傾斜するように設定されている。
【００９６】
また、複数の第１貫通孔７４ｂにおいては、それぞれの中心軸Ｃ１が、第１空冷部７４の周方向において同方向に傾斜するように設定されている。
【００９７】
羽根７４２は、第１空冷部７４の内部空間７４ａにおいて、隣り合う第１貫通孔７４ｂの間に設けられている。羽根７４２は、隣り合う第１貫通孔７４ｂの内壁にそれぞれ連続する壁面を有している。
【００９８】
図１３に示すように、第２空冷部７１２の第２貫通孔７１２ｂは次のように設定されている。
まず、シャフト７１の中心軸（中心）Ｃを通り第２空冷部７１２の外周と交わる点を基準点Ｐ２とし、中心軸Ｃと基準点Ｐ２とを通る線分を基準線Ｒ２とする。このとき、第２貫通孔７１２ｂは、第２貫通孔７１２ｂの中心線Ｃ２が基準点Ｐ２を通ると共に基準線Ｒ２に対し傾斜するように設定されている。
【００９９】
さらに、第１貫通孔７４ｂの中心線Ｃ１と第２貫通孔７１２ｂの中心線Ｃ２とは、中心軸Ｃの方向に沿った視野において逆方向に傾斜している。
【０１００】
複数の第２貫通孔７１２ｂにおいては、それぞれの中心軸Ｃ２が、第２空冷部７１２の周方向において同方向に傾斜するように設定されている。
【０１０１】
羽根７１３は、第２空冷部７１２の内部空間７１２ａにおいて、隣り合う第２貫通孔７１２ｂの間に設けられている。羽根７１３は、隣り合う第２貫通孔７１２ｂの内壁にそれぞれ連続する壁面を有している。
【０１０２】
このように形成された第１空冷部７４および第２空冷部７１２を有する回転子７を、例えば図１２，１３に符号αで示す時計回りの方向に回転させた場合には、次のような挙動を示す。
【０１０３】
図１４，１５は、モータ１２０の動作を説明する概略断面図であり、図７に対応する図である。図１４は、図１２，１３に示す符号αの方向に回転子７を回転させたときのモータ１２０内部の様子を示す。図１５は、図１２，１３に示す符号αとは逆方向に回転子７を回転させたときのモータ１２０内部の様子を示す。
【０１０４】
まず、図１４に示すように、モータ１２０を駆動し、回転子７を図１２，１３で示す方向に回転させると、回転子７の回転に伴って第１空冷部７４および第２空冷部７１２も回転する。
【０１０５】
第１空冷部７４においては、複数の羽根７４２および複数の第１貫通孔７４ｂが協働して送風機能を示し、第１空冷部７４の内部空間７４ａ内の外気Ａを内部空間６Ｓに向かって押出し、第１貫通孔７４ｂを介してモータケース６の内部空間６Ｓに導入する。
【０１０６】
一方、第２空冷部７１２においては、複数の羽根７１３および複数の第２貫通孔７１２ｂの傾斜方向が回転子７の回転方向と逆方向である。そのため、複数の羽根７１３および複数の第２貫通孔７１２ｂであっても、第２空冷部７１２の内部空間７１２ａ内の外気Ａを内部空間６Ｓに向かって押出しにくい。その結果、第２空冷部７１２において、モータケース６の内部に導入する外気Ａの量は、相対的に第１空冷部７４よりも少なくなる。
【０１０７】
その結果、モータケース６の内部では、第１空冷部７４から第２空冷部７１２に至る外気Ａの気流が形成され、効果的に外気Ａをモータケース６内に導入することができる。
【０１０８】
モータケース６内に送られた外気Ａは、コイル２２の間の空間２Ｘを通過する。空間２Ｘを流動する外気Ａは、駆動時に通電することにより発熱するコイル２２を空冷（冷却）する。
【０１０９】
コイル２２を冷却した外気Ａは、第２空冷部７１２の第２貫通孔７１２ｂを介して、モータケース６の外部に放出される。
この場合、第２貫通孔７１２ｂは、本発明における放冷孔に該当する。
【０１１０】
同様に、モータ１２０を駆動し、回転子７を図１２，１３で示す符号α方向とは逆方向に回転させると、回転子７を符号α方向に回転させたときと比べ、第１空冷部７４の機能と第２空冷部７１２の機能とが逆転する。
【０１１１】
すなわち、第２空冷部７１２においては、複数の羽根７１３および複数の第２貫通孔７１２ｂが協働して送風機能を示し、第２空冷部７１２の内部空間７１２ａ内の外気Ａを内部空間６Ｓに向かって押出し、第２貫通孔７１２ｂを介してモータケース６の内部空間６Ｓに導入する。
【０１１２】
一方、第１空冷部７４においては、第１空冷部７４の内部空間７４ａ内の外気Ａを内部空間６Ｓに向かって押出しにくい。その結果、第１空冷部７４において、モータケース６の内部に導入する外気Ａの量は、相対的に第２空冷部７１２よりも少なくなる。
【０１１３】
その結果、モータケース６の内部では、第２空冷部７１２から第１空冷部７４至る外気Ａの気流が形成され、効果的に外気Ａをモータケース６内に導入することができる。
【０１１４】
これにより、図１５に示すように、モータケース６内に送られた外気Ａは、コイル２２の間の空間２Ｘを通過する。空間２Ｘを流動する外気Ａは、駆動時に通電することにより発熱するコイル２２を空冷（冷却）する。
【０１１５】
コイル２２を冷却した外気Ａは、第１空冷部７４の第１貫通孔７４ｂを介して、モータケース６の外部に放出される。
この場合、第１貫通孔７４ｂは、本発明における放冷孔に該当する。
【０１１６】
仮に、第１空冷部７４および第２空冷部７１２において、第１実施形態の空冷部３４と同様に、貫通孔が中心軸Ｃから放射状に形成されているとすると、第１空冷部７４および第２空冷部７１２において同様に外気Ａをモータケース６内に導入しようとする。すると、モータケース６の内部が加圧されることとなり、結果として、第１空冷部７４からの外気導入の気流、および第２空冷部７１２からの外気導入の気流がいずれも形成されない。
【０１１７】
対して、第１空冷部７４および第２空冷部７１２において、図１２，１３に示すような貫通孔が形成されていると、モータケース６内において回転子７の回転方向に応じた気流を形成する。これにより、モータケース６内に外気Ａを導入し、モータケース６から外気Ａを放出させることができる。
【０１１８】
以上のような構成のモータ１２０は、モータケース６内に取り込んだ外気Ａでコイル２２を冷却することにより、効率よく駆動発熱を除熱可能である。その結果、モータ１２０に投入可能な電力量を増大させることができ、高トルクなモータを実現することができる。
【０１１９】
なお、本実施形態においては、図１２，１３で示したように、第１空冷部７４の第１貫通孔７４ｂと、第２空冷部７１２の第２貫通孔７１２ｂとについて、形状や貫通孔の数を同様の構成としたが、これに限らない。第１空冷部７４と第２空冷部７１２とはそれぞれ独立した設計により設計することができ、形状や貫通孔の数は任意に変更することができる。
【０１２０】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【０１２１】
例えば、図７に示すモータ１００においては、空冷部３４の端部にエンコータを設け、モータ１００の回転数、回転角度の管理を可能としてもよい。モータ１１０，１２０においても同様である。
【符号の説明】
【０１２２】
１，４，６…モータケース（筐体）、２…固定子、３，５，７…回転子、４ａ，１１ａ，１２ａ，１３ａ，１２１ａ，１３１ａ，３４１ｂ，５１２ａ，５１２ｂ…貫通孔、１１ｂ…内部、１１ｘ，１１ｙ，３４ａ，５１２ｘ…端部、２２…コイル、３１，５１，７１…シャフト（回転軸）、３４，５１２…空冷部、７４…第１空冷部（空冷部）、７４ｂ…第１貫通孔、１００，１１０，１２０…モータ、３４１…空冷部本体、７１２…第２空冷部（空冷部）、７１２ｂ…第２貫通孔、Ｃ…中心軸（中心）、Ｃ１，Ｃ２…中心線、Ｐ１，Ｐ２…基準点、Ｒ１，Ｒ２…基準線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2018159813.tif 000011
【図１０】
2018159813.tif 000012
【図１１】
2018159813.tif 000013
【図１２】
2018159813.tif 000014
【図１３】
2018159813.tif 000015
【図１４】
2018159813.tif 000016
【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月21日(2018.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に延在する回転軸を有する回転子と、
前記回転子の少なくとも一部を収容する筐体と、
前記筐体に収容される固定子と、を有し、
前記回転子は、少なくとも前記回転軸の一端側に円筒状の空冷部を有し、
前記空冷部は、円筒状に設けられた空冷部本体と、前記空冷部本体の内部空間に設けられた羽根と、を有し、
前記空冷部本体は、前記空冷部本体の径方向に貫通する貫通孔が設けられ、
前記空冷部の回転軸方向の端部は、前記筐体の外部に露出して開口し、
前記貫通孔は、前記筐体の内部に開口しており、
前記回転子と前記固定子とのいずれか一方は、前記回転軸の周方向に配列する複数のコイルを有し、
前記筐体と前記回転子との少なくともいずれか一方は、前記コイルに対し前記空冷部とは反対側に、前記筐体の内部と連通する放冷孔を有するモータ。
【請求項２】
前記空冷部は、複数の前記貫通孔を有し、
複数の前記貫通孔は、前記回転軸方向の視野において回転対称に配置されている請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記回転子が、前記回転軸の一端に前記空冷部を有し、
複数の前記貫通孔は、前記視野において前記回転軸を中心とする放射状に設けられている請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記空冷部は、前記回転軸の一端に設けられた第１空冷部と、前記回転軸の他端に設けられた第２空冷部とを有し、
前記視野において前記回転軸の中心を通り前記空冷部の外周と交わる点を基準点とし、前記中心と前記基準点とを通る線分を基準線としたとき、
前記第１空冷部における前記貫通孔である第１貫通孔は、前記第１貫通孔の中心線が前記基準点を通ると共に前記基準線に対し傾斜し、
前記第２空冷部における前記貫通孔である第２貫通孔は、前記第２貫通孔の中心線が前記基準点を通ると共に前記基準線に対して傾斜しており、
前記第１貫通孔の中心線と前記第２貫通孔の中心線とは、前記視野において逆方向に傾斜している請求項２に記載のモータ。
【請求項５】
前記放冷孔は、前記筐体に設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項６】
前記端部を覆うフィルタを有する請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ。
【国際調査報告】
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