(57)【要約】【課題】電動モータの電磁コイルの熱を効率よく放熱することのできる技術を提供する。【解決手段】電動モータ１００は、永久磁石３２と、永久磁石３２に対向する電磁コイル１２と、電磁コイル１２で発生した熱を熱輻射によって外部に放熱するための熱輻射部材３００と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータであって、
永久磁石と、
前記永久磁石に対向する電磁コイルと、
前記電磁コイルで発生した熱を熱輻射によって外部に放熱するための熱輻射部材と、
を備える電動モータ。
【請求項２】
請求項１記載の電動モータであって、
前記熱輻射部材は、前記電磁コイルが巻き回されるボビン部と、前記電動モータのケーシング部とを含み、
前記ボビン部と前記ケーシング部とは一体の部材で形成されている、電動モータ。
【請求項３】
請求項２記載の電動モータであって、
前記ケーシング部の外面には放熱のための凹凸形状が形成されている、電動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータの放熱技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータの一種として、ブラシレスモータが多くの用途で使用されている。ブラシレスモータとしては、例えば下記の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２９８９８２号公報
【０００４】
通常の電動モータでは、電磁コイルに流れる電流によって銅損が発生し、これに応じて熱が発生する。従来は、電磁コイルの放熱は電磁コイル自身の熱伝導を主に利用して行っていたので、電磁コイルがかなり高温になり、この熱を受けて永久磁石も高温になる傾向にあった。永久磁石の温度が上昇すると、磁力が低下してトルクも低下する。しかし、必要なトルクを確保するために電流を増加させると、さらに温度が上昇するという悪循環が生じる問題があった。
【０００５】
このように、従来は、電磁コイルの放熱について十分な工夫がなされていないのが実情であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、電動モータの電磁コイルの熱を効率よく放熱することのできる技術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】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］  電動モータであって、
永久磁石と、
前記永久磁石に対向する電磁コイルと、
前記電磁コイルで発生した熱を熱輻射によって外部に放熱するための熱輻射部材と、
を備える電動モータ。
【０００９】
適用例１の電動モータによれば、熱輻射部材を用いて電磁コイルで発生した熱を外部に放熱するので、電磁コイルの熱伝導を主に利用する場合に比べて、電磁コイルの熱を効率よく外部に放熱することができる。
【００１０】
［適用例２］  適用例１記載の電動モータであって、
前記熱輻射部材は、前記電磁コイルが巻き回されるボビン部と、前記電動モータのケーシング部とを含み、
前記ボビン部と前記ケーシング部とは一体の部材で形成されている、電動モータ。
【００１１】
適用例２の構成によれば、電磁コイルの熱をボビン部及びケーシング部を介して外部に輻射熱として放熱するので、効率良く放熱することが可能である。
【００１２】
［適用例３］  適用例２記載の電動モータであって、
前記ケーシング部の外面には放熱のための凹凸形状が形成されている、電動モータ。
【００１３】
適用例３によれば、外面の表面積が大きくなるので、より効率的に放熱できる。
【００１４】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電動モータ及びその制御方法、それらを用いたアクチュエータ等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１（Ａ）は、本発明の第１実施例としての回転式ブラシレスモータの構成を示す断面図である。このモータ１００は、電磁コイル１２を含むステータ部１０と、永久磁石３２を含むロータ部３０とを有している。電磁コイル１２は、ボビン部１０４の外周に巻き回された状態で、基板（回路基板）１２０上に設置されている。ボビン部１０４は、略コップ状の形状を有している。
【００１６】
図１（Ｂ）は、ロータ部３０の水平断面を示している。ロータ部３０は、円環状の外形形状に組み合わされた４つの永久磁石３２を有している。ロータ部３０の中心は回転軸１１２に固定されている。図１（Ａ）に示すように、回転軸１１２は、軸受部１１４で保持されている。なお、永久磁石３２の外周には、磁気ヨーク部材３４が設けられている。磁気ヨーク部材３４は省略可能である。
【００１７】
図１（Ｃ）は、ステータ部１０の水平断面を示している。ステータ部１０は、４つの電磁コイル１２を有している。ステータ部１０の基板１２０上には、電磁コイル１２の他に位置センサ（磁気センサ）４０も設置されている。ブラシレスモータの駆動制御回路（図示省略）は、この位置センサ４０からの出力に応じて電磁コイル１２への電流を制御することによって、モータ１００の動作を制御する。電磁コイル１２と基板１２０とを含むステータ部１０は、モータ１００のケーシング部１０２に固定されている。図１（Ｃ）から理解できるように、ボビン部１０４を上から見ると、略扇状又は略三角形状を有していることが解る。このような形状は、複数の電磁コイル１２を円環状に配列するのに適した形状である。
【００１８】
図１（Ａ）に示すように、電磁コイル１２のボビン部１０４と、モータのケーシング部１０２とは一体の部材で形成されており、電磁コイル１２の熱を外部に熱輻射として放熱するための熱輻射部材３００を構成している。熱輻射部材３００は、熱輻射効率の良い任意の材料で形成することが可能である。例えば、窒化アルミなどのセラミックス材は、比較的低い温度でも効率良く熱輻射を行うことができるので、熱輻射部材３００の材料として好ましい。
【００１９】
この電動モータ１００において、電磁コイル１２で発生した熱は、ボビン部１０４を介してケーシング部１０２に伝わり、ケーシング部１０２から外部に熱輻射として放出される。この結果、電磁コイル１２の温度が過度に上昇することを防止できる。また、電磁コイル１２の温度が過度に上昇しないので、永久磁石３２の温度上昇も少なくなり、この結果、永久磁石の磁力の低下を抑制することが可能である。
【００２０】
なお、図１（Ａ）に示されているように、ボビン部１０４は、その中央が空間となって開放されている。このボビン部１０４の内面からの熱輻射によって、永久磁石３２の温度が上昇する可能性も存在する。このような永久磁石３２の温度上昇を抑制するために、ボビン部１０４の内面に、熱輻射の少ない材料を用いて保護膜（熱輻射防止膜）を形成してもよい。あるいは、ボビン部１０４の中央の空間に、熱輻射の少ない材料を充填するようにしてもよい。
【００２１】
また、ボビン部１０４の材料として、熱輻射が少なく熱伝導率の高い材料（例えばアルミニウム）を用いて形成するようにしてもよい。この場合には、ケーシング部１０２のみが熱輻射部材として機能する。この構成によれば、ボビン部１０４からケーシング部１０２には熱伝導によって電磁コイル１２の熱が効率よく伝えられ、さらに、ケーシング部１０２からの熱輻射によって外部に効率良く放熱される。なお、ボビン部１０４の材料として熱輻射部材を用いない場合にも、ボビン部１０４は非磁性体で構成することが好ましい。こうすれば、コギングの無いモータを構成することが可能である。
【００２２】
図２（Ａ）は、本発明の第２実施例としての回転式ブラシレスモータの構成を示す図である。第２実施例のモータ２００は、ロータ部３０を、上部ステータ部１０Ａ及び下部ステータ部１０Ｂで挟んだ構成を有している。図２（Ｂ）に示すように、ロータ部３０の構成は、第１実施例（図１（Ｂ））と同じである。図２（Ｃ）、（Ｄ）に示すステータ部１０Ａ，１０Ｂの構成も、第１実施例のステータ部１０（図１（Ｃ））と実質的に同じである。すなわち、上部ステータ部１０Ａの基板１２０Ａ上には、４つの電磁コイル１２Ａと、これらの電磁コイル１２Ａのための位置センサ４０Ａが設置されている。同様に、下部ステータ部１０Ｂの基板１２０Ｂ上には、４つの電磁コイル１２Ｂと、これらの電磁コイル１２Ｂのための位置センサ４０Ｂが設置されている。なお、上部ステータ部１０Ａと下部ステータ部１０Ｂは、互いに位相が９０度ずれた位置に固定されている。
【００２３】
この第２実施例のモータ２００においても、電磁コイル１２のボビン部１０４と、モータのケーシング部１０２とは、一体の部材で形成されており、熱輻射部材を構成している。従って、電磁コイル１２の温度が過度に上昇することを防止できる。
【００２４】
図３は、ケーシング部１０２の外面に凹凸部を設けたモータ２００ａを示す概念図である。このモータ２００ａでは、ケーシング部１０２の上と下に、それぞれ凹凸部１３０が設けられている。なお、凹凸部１３０は、ケーシング部１０２と同じ材質の一体の部材として構成することが可能である。この構成によれば、ケーシング部１０２の表面積が増加するので、さらに効率的に熱輻射を行うことが可能となる。
【００２５】
図４は、本発明の他の実施例としてのリニアモータの構成を示している。このリニアモータ１０００は、固定ガイド部１１００と、移動部１２００とを備えている。固定ガイド部１１００には、図４（Ａ）に示すように、移動方向に沿って多数の永久磁石１１１０が配列されている。移動部１２００は、固定ガイド部１１００を上下方向に挟むように構成されており、複数の電磁コイル１２１０Ａ，１２１０Ｂが磁石列の上と下にそれぞれ対向して設けられている。また、磁気コイル１２１０Ａ，１２１０Ｂの間には、磁気センサ４０Ａ，４０Ｂがそれぞれ設けられている。また、各コイルは、熱輻射部材１３００を構成するボビン部の周りに巻き回されている。
【００２６】
図４（Ｂ）は、このリニアモータ１０００の断面図である。移動部１２００には駆動制御部１２５０が設けられている。駆動制御部１２５０は、燃料電池などの自立的な電源装置（図示省略）を有している。固定ガイド部１１００は、移動部１２００を導くためのレール１１２０が設けられている。移動部１２００は、ベアリング部１１４０によってレール１１２０に摺動可能に保持されている。
【００２７】
このリニアモータ１０００においても、電磁コイル１２１０Ａ，１２１０Ｂの熱を、熱輻射部材１３００によって外部に放熱できるので、電磁コイル１２１０Ａ，１２１０Ｂの温度が過度に上昇することを防止できる。特に、図４の実施例では、電磁コイル１２１０Ａ，１２１０Ｂの外部側（永久磁石１１１０と反対の側）が熱輻射部材１３００で覆われているので、この熱輻射部材１３００を介して外部に熱を効率よく排出することが可能である。
【００２８】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００２９】
（１）変形例１：
上記実施例では、電磁コイルの内側にあるボビン部に熱輻射部材を用いていたが、熱輻射部材を電磁コイルの外側に配置してもよい。すなわち、熱輻射部材は、電磁コイルに接する位置に設けることが好ましい。
【００３０】
（２）変形例２：
上記実施例では、４極モータを例に説明したが、極数や相数としては任意の数を採用することが可能である。また、上記実施例ではいずれもブラシレスモータとして構成されたモータ本体を説明したが、本発明は、一般に電磁コイルを有する電動モータに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施例としての回転式ブラシレスモータの構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例としての回転式ブラシレスモータの構成を示す図である。
【図３】ケーシング部の外面に凹凸部を設けた構成を示す概念図である。
【図４】本発明の他の実施例としてのリニアモータの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０…ステータ部
１２…電磁コイル
３０…ロータ部
３２…永久磁石
３４…磁気ヨーク部材
４０…位置センサ
１００…電動モータ
１０２…ケーシング部
１０４…ボビン部
１１２…回転軸
１１４…軸受部
１２０…基板
１３０…凹凸部
２００…モータ
３００…熱輻射部材
１０００…リニアモータ
１１００…固定ガイド部
１１１０…永久磁石
１１２０…レール
１１４０…ベアリング部
１２００…移動部
１２５０…駆動制御部
１３００…熱輻射部材
【図１】
2008206336.tif 000003
【図２】
2008206336.tif 000004
【図３】
2008206336.tif 000005
【図４】
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