特開 2025-21933 モータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025021933

(43)【公開日】2025-02-14

(54)【発明の名称】モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/22 20060101AFI20250206BHJP

【ＦＩ】

H02K9/22 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023126050

(22)【出願日】2023-08-02

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100120846

【弁理士】

【氏名又は名称】吉川 雅也

(72)【発明者】

【氏名】大塚 誠

【テーマコード（参考）】

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H609BB03

5H609PP06

5H609PP09

5H609QQ23

5H609RR63

(57)【要約】

【課題】出力に応じて放熱部材を交換可能であるモータを提供する。
【解決手段】モータ１は、複数の磁極部４６を有する磁性体３７と、磁性体３７に巻かれた複数のコイル３８と、を有するステータ３９と、ロータ２６と、ロータ２６の回転軸方向におけるコイル３８の一方の端部３８ａ（３８ｂ）に直接又は他の部材（５４）を介して接触する放熱部材４７と、を備える。放熱部材４７は、ステータ３９に対して着脱可能に配置されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の磁極部を有する磁性体と、前記磁性体に巻かれた複数のコイルと、を有するステータと、
ロータと、
前記ロータの回転軸方向における前記コイルの一方の端部に直接又は他の部材を介して接触する放熱部材と、を備え、
前記放熱部材は、前記ステータに対して着脱可能に配置されている、モータ。

【請求項2】

前記回転軸方向における前記コイルの両方の端部に直接又は他の部材を介して前記放熱部材が接触する、請求項１に記載のモータ。

【請求項3】

前記ロータは、前記ステータを収容する空間を形成するハウジングを備え、
前記放熱部材は、前記ロータの回転軸方向において前記ハウジングの内面に対向する、請求項１又は２に記載のモータ。

【請求項4】

前記コイルの巻回軸線は前記ロータの径方向になっている、請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項5】

前記放熱部材の外周端は前記ロータの径方向の外周側に向いている、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】

前記他の部材は放熱樹脂である、請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項7】

前記ロータの回転軸方向における前記放熱部材の面には凹部又は凸部が形成されている、請求項１から６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。

【背景技術】

【0002】

モータにおいて、コイルに電流が供給されると、コイルは発熱する。特許文献１には、こうしたコイルで発生する熱を放出するための放熱板を有するモータが開示されている。放熱板はヨークと基板との間に挟み込まれて固定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－１４３２０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

コイルに供給される電流値はモータの出力に応じて決定される。出力が大きい場合には発熱量も増大する。こうした出力や発熱量の増減に応じて放熱板のサイズを変更することができることが求められている。

【0005】

そこで、本発明は、出力に応じて放熱部材を交換可能であるモータを提供することを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係るモータは、複数の磁極部を有する磁性体と、前記磁性体に巻かれた複数のコイルと、を有するステータと、ロータと、前記ロータの回転軸方向における前記コイルの一方の端部に直接又は他の部材を介して接触する放熱部材と、を備え、前記放熱部材は、前記ステータに対して着脱可能に配置されている。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の一実施形態に係るモータ１の構造を概略的に示す斜視図である。

【図2】図１の２－２線に沿ったモータ１の垂直断面図である。

【図3】上側カバー１４を取り外した状態のモータ１を上側から見た斜視図である。

【図4】図１の４－４線に沿った斜視断面図である。

【図5】図３のモータ１の分解斜視図である。

【図6】図４の６－６線に沿ったモータ１の断面図である。

【図7】一変形例に係る放熱部材４７の構造を概略的に示すモータ１の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１及び図２は、本発明の一実施形態に係るモータ１の構造を概略的に示す斜視図である。図１は、モータ１の回転軸心を構成する回転軸線（以下、「軸線」という。）ｘに沿った方向（以下、「回転軸方向」という。）において、一方の側である上側から見たモータ１の斜視図である。図２は、図１の２－２線に沿ったモータ１の断面図である。この断面図は、軸線ｘを含む仮想平面に沿った垂直断面図である。

【0009】

なお、以下の本実施形態の説明において、回転軸方向において規定される上側及び下側は、重力方向における上下関係とは必ずしも一致しない。また、軸線ｘに垂直な方向にモータ１の径方向が規定される。この径方向において、軸線ｘから遠ざかる側を外周側と規定する一方で、軸線ｘに近づく方向を内周側と規定する。さらに、軸線ｘ周りにモータ１の周方向が規定される。この周方向において、モータ１を上側から見た場合に軸線ｘ回りに時計回り及び反時計回りが規定される。

【0010】

図１及び図２を併せて参照すると、モータ１は、例えば軸線ｘを中心軸線とする円筒状のシャフト１０を備える。この例では、軸線ｘに沿ったシャフト１０の上端及び下端は開放されている。シャフト１０の外周面には回転軸方向に沿って２つの軸受１１、１２が取り付けられている。軸受１１、１２は例えば玉軸受である。軸受１１、１２は、例えば圧入、すきま嵌め等によりシャフト１０に取り付けられている。モータ１は、軸線ｘ回りに軸受１１、１２に回転自在に支持されたハウジング１３を備えている。ハウジング１３は、上側の軸受１１に支持された上側カバー１４と、下側の軸受１２に支持された下側カバー１５と、を備えている。

【0011】

上側カバー１４は、内周側の円筒状の部分（以下、「内周部」という。）１６と、内周部１６から外周側に環状に延在する部分（以下、「環状部」という。）１７と、環状部１７の外周端から下側に延在する外周側の円筒状の部分（以下、「外周部」という。）１８と、を有している。環状部１７は、例えば軸線ｘに直交する仮想平面に沿って平板状に広がる。内周部１６は環状部１７から上側に円筒状に突出する。内周部１６の上端は閉じられている。

【0012】

下側カバー１５は、内周側の円筒状の部分（以下、「内周部」という。）２０と、内周部２０から外周側に環状に延在する部分（以下、「環状部」という。）２１と、環状部２１の外周端から上側に延在する外周側の円筒状の部分（以下、「外周部」という。）２２と、を有している。内周部２０には、軸線ｘ周りに円形の開口２３が形成されている。上述したシャフト１０は、内周部２０の開口２３を通って軸線ｘに沿って下側カバー１５から下側に突出している。環状部２１は、例えば軸線ｘに直交する仮想平面に沿って平板状に広がる。なお、上側カバー１４及び下側カバー１５は例えば樹脂材料や金属材料から形成される。

【0013】

上側カバー１４の外周部１８と下側カバー１５の外周部２２との間には円筒状のヨーク２４が挟み込まれて固定されている。ヨーク２４は例えば磁性材料から形成されている。ヨーク２４の内周面には円筒状のマグネット２５が固定される。マグネット２５は例えば接着剤等によってヨーク２４の内周面に取り付けられている。マグネット２５は例えば永久磁石から形成される。これらヨーク２４及びマグネット２５がモータ１におけるロータ２６を形成する。すなわち、モータ１はアウターロータタイプのモータである。なお、マグネット２５は、単体の円筒状の永久磁石であってもよく、又は、複数の永久磁石が周方向に接続されて円筒状に形成されてもよい。

【0014】

外周部１８及び外周部２２の外周面にはそれぞれ、外周側に突出する複数の突部２７及び複数の突部２８が形成される。この例では、例えば６つの突部２７及び６つの突部２８が周方向に等間隔に配列されている。突部２７及び突部２８の軸線ｘ周りの位置は同一に規定される。各突部２７には軸線ｘに沿って貫通孔２９が形成される一方で、突部２８には軸線ｘに沿ってねじ孔３０が形成される。貫通孔２９を通ってねじ孔３０に締結部品すなわちねじ３１がねじ込まれることによって、上側カバー１４及び下側カバー１５が相互に結合される。こうしてハウジング１３とヨーク２４とによってモータ１の内部空間が密閉される。

【0015】

回転軸方向に下側の軸受１２より下側でシャフト１０の下端にはベース３２が固定されている。ベース３２は、シャフト１０の外周面に支持された円筒状の部分（以下、「支持部」という。）３３と、支持部３３の下端から外周側に環状に延在する部分（以下、「フランジ部」という。）３４と、を有する。支持部３３及びフランジ部３４は例えば樹脂材料の一体成形から形成される。フランジ部３４には、例えば軸線ｘに平行に複数のねじ孔３５が形成されている。このねじ孔３５には、例えばドローン等の無人航空機にモータ１を取り付けるためのねじ等の締結部品がねじ込まれる。

【0016】

図３は、上側カバー１４を取り外した状態のモータ１を上側から見た斜視図である。図４は、図１の４－４線に沿った斜視断面図である。この斜視断面図の断面は、軸線ｘに直交する仮想平面に沿った水平断面である。図２～図４を併せて参照すると、モータ１は、２つの軸受１１及び１２の間でシャフト１０に取り付けられたホルダ３６と、ホルダ３６の外周面に取り付けられた磁性体すなわちステータコア３７と、ステータコア３７に巻かれた複数のコイル３８と、を備えている。これらホルダ３６、ステータコア３７及びコイル３８がモータ１のステータ３９を形成する。

【0017】

ホルダ３６は、シャフト１０の外周面に取り付けられた環状の部分（以下、「取付部」という。）４０と、取付部４０より外周側に配置されてステータコア３７を支持する環状の部分（以下、「支持部」という。）４１と、取付部４０及び支持部４１を相互に接続する複数（例えば８つ）の接続部４２と、を有している。取付部４０はホルダ３６の外周面に例えば圧入される。各接続部４２は径方向に延在する。この例では、接続部４２は周方向に等間隔に配列されている。支持部４１の外周面にステータコア３７が取り付けられている。ホルダ３６は例えばアルミニウム等の金属材料又は樹脂材料から形成される。

【0018】

ステータコア３７は、磁性体である珪素鋼板等の積層体から形成されている。ステータコア３７はステータ３９のヨークとして機能する。図４から明らかなように、ステータコア３７は、円筒状の部分（以下、「円筒部」という。）４３と、円筒部４３の外周面から外周側に延在する複数（例えば、２４本）のティース４４と、有している。各ティース４４は、内周側の端部で円筒部４３の外周面に接続されるスポーク４５と、スポーク４５の外周側の端部に連続する磁極部４６と、を有している。磁極部４６はその外周面でマグネット２５の内周面に所定の磁気ギャップで対向している。

【0019】

各スポーク４５にはコイル３８が巻かれている。コイル３８の巻回軸線は径方向になっている。スポーク４５とコイル３８との間にはインシュレータ（図示せず）が配置されている。インシュレータはステータコア３７とコイル３８とを絶縁する。この例では、マグネット２５は、Ｓ極に着磁されたＳ極領域２５ａと、Ｎ極に着磁されたＮ極領域２５ｂと、を有している。Ｓ極領域２５ａ及びＮ極領域２５ｂは周方向に交互に配列されている。こうしてＳ極領域２５ａ及びＮ極領域２５ｂの間には磁極が変化する領域が規定される。コイル３８に電流が供給されると、マグネット２５で生じた磁界との相互作用により、ロータ２６及びハウジング１３がたとえば時計回り又は反時計回りに軸線ｘ回りで回転する。

【0020】

図５は、図３のモータ１の分解斜視図である。図２、図３及び図５を併せて参照すると、モータ１は、回転軸方向におけるコイル３８の端部３８ａ、３８ｂの一方に接触する少なくとも１つの放熱部材４７を備えている。端部３８ａ及び端部３８ｂはコイル３８の上面及び下面に相当する。この例では、コイル３８の両方の端部３８ａ、３８ｂにそれぞれ放熱部材４７が接触している。各放熱部材４７は、環状の本体部４８と、本体部４８の内周端から内周側に突出する１以上（例えば、４つ）の突片４９と、を有している。突片４９は周方向に等間隔に配列されている。各突片４９には、軸線ｘに平行な方向に突片４９を貫通する貫通孔５０が形成されている。

【0021】

ホルダ３６の支持部４１の内周面には、軸線ｘに平行に延在する１以上の部分（以下、「取付部」という。）５１が形成されている。この例では、放熱部材４７の突片４９に対応する位置に４つの取付部５１が形成されている。各取付部５１には、軸線ｘに平行に延在する貫通孔５２が形成される。貫通孔５２の内周面にはねじ溝（図示せず）が切られている。図２及び図５に示すように、突片４９の貫通孔５０を通じて貫通孔５２に締結部品すなわちねじ５３がねじ込まれることによって、放熱部材４７はホルダ３６に取り付けられている。

【0022】

この例では、上側の放熱部材４７の本体部４８の下面がコイル３８の端部３８ａに接触又は対向している一方で、下側の放熱部材４７の本体部４８の上面がコイル３８の端部３８ｂに接触又は対向している。また、図２から明らかなように、上側の放熱部材４７の本体部４８の上面は、上側カバー１４の環状部１７の内面に所定の空隙を介して対向している。一方で、下側の放熱部材４７の本体部４８の下面は下側カバー１５の環状部２１の内面に所定の空隙を介して対向している。各本体部４８の外周側の端部は、外周側に向いており、すなわち、上側カバー１４の外周部１８の内周面及び下側カバー１５の外周部２２の内周面にそれぞれ対向している。２つの放熱部材４７、４７は、互いに同一の形状を有しており、モータ１内で軸線ｘに直交する仮想平面に対して面対称になるように配置されている。

【0023】

放熱部材４７とコイル３８の端部３８ａ、３８ｂとの間にはそれぞれ、他の部材すなわち放熱樹脂５４が挟み込まれている。放熱樹脂５４は、例えば粘土状又はグリース状であり、流動性を有しつつ自身でその形状を保持することができる熱伝導材料である。放熱樹脂５４は、例えばＥＰＤＭやシリコーン等の樹脂材料から形成される。放熱樹脂５４はコイル３８及び放熱部材４７の外形に応じてその形状を変化させることができる。その結果、放熱樹脂５４はコイル３８及び放熱部材４７に対して隙間なく接触することができる。この例では、放熱樹脂５４は、コイル３８と放熱部材４７との間で周方向に連続して環状に配置されている。

【0024】

図６は、図４の６－６線に沿ったモータ１の断面図である。この断面図は、軸線ｘに平行な仮想平面に沿った垂直断面図である。図３、図５及び図６に示すように、放熱部材４７の本体部４８の回転軸方向における上面には１以上の凹部すなわち溝５５が形成される。各溝５５は径方向に延在する。本体部４８は平板状に形成されているので、本体部４８の上面の溝５５によって、本体部４８の下面には溝５５に対応して凸部すなわち細く突出した部分である突条５６が形成される。各突条５６は径方向に延在する。この例では、放熱部材４７は、例えばアルミニウム、鉄、銅等の金属材料からプレス加工により形成される。すなわち、プレス加工により本体部４８には溝５５及び突条５６が同時に形成される。

【0025】

図６から明らかなように、平面視において、周方向における溝５５及び突条５６の位置は、周方向に隣接するコイル３８、３８の間の境界位置５７の位置に対応する。境界位置５７は、例えば、軸線ｘを含む仮想平面に沿って規定されるコイル３８、３８の間の境界面である。コイル３８はスポーク４５に巻き付けられることから、図６に示す断面においてコイル３８、３８の間には上側及び下側にそれぞれ、径方向に延在する溝５８が形成される。放熱部材４７の各溝５５はこの溝５８に沿って配置される。この例では、図２に示すように、放熱部材４７の本体部４８の外周側の端部は、径方向において、コイル３８の外周側の端部とほぼ同じ位置まで延在している。

【0026】

モータ１の組み立て時、ホルダ３６への放熱部材４７の取り付けに先立って、コイル３８の端部３８ａ、３８ｂに放熱樹脂５４が塗布される。その後、放熱部材４７がねじ５３を用いてホルダ３６に取り付けられる。このとき、放熱部材４７の本体部４８はコイル３８の端部３８ａ、３８ｂに向かって押し付けられる。その結果、本体部４８とコイル３８との間で放熱樹脂５４は自身の流動性によってその形状を変化させることができる。具体的には、図６に示すように、放熱部材４７の突条５６は放熱樹脂５４の上面に食い込むことができる。こうして放熱樹脂５４は、本体部４８及びコイル３８の形状に沿って本体部４８及びコイル３８に確実に密着することができる。

【0027】

以上のようなモータ１では、コイル３８に電流が供給されると、コイル３８は発熱する。コイル３８の熱は放熱樹脂５４を通じて放熱部材４７に伝達される。伝達された熱は放熱部材４７の本体部４８からハウジング１３内の空間内に放出される。そのため、コイル３８の過度の温度上昇を回避することができる。また、放熱部材４７は、ねじ５３でホルダ３６に着脱可能に取り付けられている。したがって、例えば、モータ１の出力に合わせてコイル３８に供給される電流の大きさが変更される場合、その変更に応じてサイズすなわち表面積の異なる放熱部材４７に交換することができる。その結果、必要最低限の表面積を有する放熱部材４７を使用することができるので、モータ１の軽量化を図ることができる。

【0028】

しかも、放熱部材４７の本体部４８は、例えば径方向に延在する溝５５及び突条５６を有している。これら溝５５及び突条５６が形成されることによって、本体部４８の表面積は増大する。そのため、放熱部材４７の放熱性能を向上させることができる。また、溝５５及び突条５６の周方向における位置は、隣接するコイル３８、３８の境界位置５７の溝５８の位置に一致している。こうした構成によれば、本体部４８はコイル３８上に十分な密着度で接触することができ、また、放熱部材４７は、コイル３８の熱を一層効率的に放出することができる。さらに、放熱部材４７の突片４９やステータコア３７を介してホルダ３６にも熱が伝達される。伝達された熱はホルダ３６からハウジング１３内の空間に放出され、放熱性能をさらに向上させることができる。

【0029】

図７は、図３に対応し、一変形例に係る放熱部材４７の構造を概略的に示すモータ１の斜視図である。図７に示すように、一変形例に係る放熱部材４７では、本体部４８が平坦な上面及び下面を有していてもよい。すなわち、本体部４８には溝５５及び突条５６が形成されていない。言い換えると、放熱部材４７は、平坦な下面で放熱樹脂５４に接触する。こうした放熱部材４７は、溝５５及び突条５６を有する放熱部材４７と比べて、その形状が簡易であるので、より容易に製造することができ、また、製造コストを抑制することができる。

【0030】

以上のようなモータ１において、放熱樹脂５４の組み込みが省略されてもよい。すなわち、放熱部材４７は、放熱樹脂５４を介してではなく、コイル３８の端部３８ａ、３８ｂに直接接触してもよい。この場合、放熱部材４７の本体部４８は、コイル３８の端部３８ａ、３８ｂの形状に沿った形状を有してもよい。また、上側の放熱部材４７の上面及び下側の放熱部材４７の下面と、ハウジング１３の上側カバー１４及び下側カバー１５の内面との間に空隙が形成される。したがって、上側の放熱部材４７の上面及び下側の放熱部材４７の下面に例えば凸部をさらに形成することができる。この凸部によって放熱部材４７の表面積をさらに増大させることができる。

【0031】

以上、上記実施形態を通じて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に様々な変更又は改良を加えることができることが当業者には明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0032】

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。上記実施形態が備える各構成要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。また、技術的に矛盾しない範囲において、異なる実施形態で示した構成要素同士を部分的に置換し又は組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0033】

１ モータ、１０ シャフト、１１ 軸受、１２ 軸受、１３ ハウジング、１４ 上側カバー、１５ 下側カバー、１６ 部分（内周部）、１７ 部分（環状部）、１８ 部分（外周部）、２０ 部分（内周部）、２１ 部分（環状部）、２２ 部分（外周部）、２３ 開口、２４ ヨーク、２５ マグネット、２５ａ Ｓ極領域、２５ｂ Ｎ極領域、２６ ロータ、２７ 突部、２８ 突部、２９ 貫通孔、３０ ねじ孔、３１ ねじ（締結部品）、３２ ベース、３３ 部分（支持部）、３４ 部分（フランジ部）、３５ ねじ孔、３６ ホルダ、３７ ステータコア（磁性体）、３８ コイル、３８ａ 端部、３８ｂ 端部、３９ ステータ、４０ 部分（取付部）、４１ 部分（支持部）、４２ 接続部、４３ 部分（円筒部）、４４ ティース、４５ スポーク、４６ 磁極部、４７ 放熱部材、４８ 本体部、４９ 突片、５０ 貫通孔、５１ 部分（取付部）、５２ 貫通孔、５３ ねじ（締結部品）、５４ 放熱樹脂、５５ 溝（凹部）、５６ 凸部（突条）、５７ 境界位置、５８ 溝、ｘ 回転軸線（軸線）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】