電機子冷却構造
【課題】 モータにおける磁石の減磁を防止することである。
【解決手段】 モータＭの電機子１，２と磁石４との間に電機子１，２を密閉可能であって少なくとも磁石４に対向する面が断熱材で形成される隔壁部材１０を設け、該隔壁部材１０と電機子１，２との間に熱伝導性物質１５を充填して、フレームＦを介しての電機子１，２の熱熱放散することに加えて、隔壁部材１０の断熱効果によりモータＭ内部の温度上昇を防止し、磁石４の減磁を防止した。
【解決手段】 モータＭの電機子１，２と磁石４との間に電機子１，２を密閉可能であって少なくとも磁石４に対向する面が断熱材で形成される隔壁部材１０を設け、該隔壁部材１０と電機子１，２との間に熱伝導性物質１５を充填して、フレームＦを介しての電機子１，２の熱熱放散することに加えて、隔壁部材１０の断熱効果によりモータＭ内部の温度上昇を防止し、磁石４の減磁を防止した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータにおける電機子冷却構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にモータに使用される磁石は、温度上昇に伴って磁束密度が減少する特性を有しており、特に、ネオジウム磁石等の希土類磁石にあっては、高温下において元の磁力まで回復できない不可逆減磁を生じることが知られている。
【０００３】
そして、上述のように磁石の温度上昇による減磁は、モータの出力トルクの低下という性能劣化に繋がるため、上記減磁を防止する提案がなされるに至っている。
【０００４】
この提案では、電機子たるステータを樹脂ケースで覆うとともにこのケース内に熱放散性の樹脂材を充填するもの（たとえば、特許文献１参照）が知られている。
【０００５】
そして、この提案では、ステータの巻線が発生する熱を巻線の周辺に配在された熱放散性の樹脂材を介して樹脂ケース側に伝達し、さらに、この樹脂ケースを介して熱を外部に放散するとしている。
【特許文献１】特開平７−１４７７４８号公報（作用欄，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記した提案にあっては、たしかに樹脂ケースを介してモータ駆動中の巻線が発する熱が放散されるので、モータが高温となることを防止できると言い得るが、以下の点で不具合があると指摘される恐れがある。
【０００７】
すなわち、上記提案ではケースを介して熱放散するが、その過程で当然ケースに巻線が発生する熱が伝達されることになり、当該ケースはモータ内にある気体の温度上昇、すなわち、モータ内部の温度上昇を防止することはできない。
【０００８】
すると、モータ内部の温度上昇により磁石に伝達される熱で、磁石は減磁することになるから、特に継続駆動中や高回転域では、トルクの減少や場合によっては不可逆減磁を生じてモータの性能が劣化してしまう恐れがある。
【０００９】
そこで、本発明は上記不具合を解消するために創案されたものであって、その目的とするところは、モータにおける磁石の減磁を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段における電機子冷却構造は、モータの電機子と磁石との間に電機子を密閉可能であって少なくとも磁石に対向する面が断熱材で形成される隔壁部材を設け、該隔壁部材と電機子との間に熱伝導性物質を充填したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
各請求項の発明によれば、隔壁部材によって電機子の熱の磁石への伝達が防止されるとともに、電機子の熱は、熱伝導性物質によりモータの外部へ速やかに放散されるから、モータ内部の温度上昇が防止されて磁石の温度上昇が防止され、磁石の減磁を防止することができる。
【００１２】
すなわち、モータを長時間駆動しても、磁石が高温となってしまうことが防止されるので、モータの耐久性が向上するとともに、モータの性能が劣化することもなく、モータは長時間駆動を行っても安定的なトルクの発生が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を図に基づき説明する。図１は、本発明の一実施の形態における電機子冷却構造が具現化されたモータの縦断面図である。図２は、他実施の形態における電機子冷却構造が具現化されたステータの斜視図である。
【００１４】
図１に示すように、一実施の形態における電機子冷却構造が具現化されたモータＭは、ロータＲと、電機子たるステータＳと、フレームＦとを備え、いわゆるブラシレスモータとして構成されている。
【００１５】
以下、各部につき詳細に説明すると、電機子たるステータＳは、筒状のフレームＦの内周に装着された筒状のステータコア１と、ステータコア１に巻装された巻線２とで構成されている。
【００１６】
他方、ロータＲは、シャフト３と、シャフト３の外周に装着された磁石たる永久磁石４とで構成され、シャフト３の両端側は、フレームＦ内に嵌着されたボールベアリング５，６に回転自在に軸支され、永久磁石４はステータＳに対向させている。
【００１７】
そして、このモータＭ内には上記ステータＳを覆う隔壁部材１０が設けられており、この隔壁部材１０は、ロータＲに対向する筒部１１と、筒部１１の各開口端、すなわち、図１中上下端から延設される一対の環状部１２，１３とを備え、上記各環状部１２，１３の外周側がモータＭのフレームＦ内周に装着され、この隔壁部材１０によりステータＳが密封状態とされている。
【００１８】
また、この隔壁部材１０は、断熱材で形成されており、ステータＳの巻線２の通電時に巻線２が発生する熱がこの隔壁部材１０によりロータＲ側に伝達されることが防止されている。
【００１９】
さらに、この隔壁部材１０とステータＳとの間には、熱伝導性物質１５が充填されている。すなわち、磁束変化等によるステータコア１の発する熱や通電時の巻線２の発する熱は、上記熱伝導性物質１５に速やかに伝達されることとなり、さらに、熱伝導性物質１５に伝達された熱は、上述のように隔壁部材１０が断熱材で形成されているので、モータＭの内部側には熱が伝達されにくく、フレームＦ表面を介して外部空気中に放散されることとなる。
【００２０】
したがって、フレームＦを介しての熱放散に加えて、隔壁部材１０の断熱効果によりモータＭ内部の気体の温度上昇が防止されることにより永久磁石４の温度上昇が防止され、結果的に永久磁石４の減磁が防止されることとなる。
【００２１】
すなわち、モータＭを長時間駆動しても、永久磁石４が高温となってしまうことが防止されるので、モータＭの耐久性が向上するとともに、モータＭの性能が劣化することもなく、モータＭは長時間駆動を行っても安定的なトルクの発生が可能となる。
【００２２】
また、電機子は速やかに冷却されるので巻線２の温度上昇が抑制されるから、巻線２を形成する導線の絶縁被膜の化学変化等により絶縁性が劣化して漏電等を生じてモータＭ自体が損傷するという危惧もない。
【００２３】
なお、断熱材としては、熱伝導率が小さい材質、たとえば、フェノール系樹脂等を用いることができ、また、本実施の形態のように隔壁部材１０全部を断熱材とすることが望ましく減磁防止効果が高いが、断熱材で形成する部分を隔壁部材１０の筒部１１、すなわち、ロータＲに対向する面のみとしても、永久磁石４への熱伝達を防止可能である。
【００２４】
また、上述したところでは、隔壁部材１０そのものが断熱材で構成されているが、隔壁部材１０の外側面、すなわち、ロータＲ側を向く面に断熱塗料を塗布したり断熱材で形成される層を形成したりとしてもよく、この場合においても、モータＭ内の温度上昇を防止でき永久磁石４の減磁を防止可能である。
【００２５】
さらに、熱伝導性物質１５としては、高熱伝導性の樹脂等の固体だけでなく液体、たとえば、油等を使用してもよい。
【００２６】
つづいて、図２に示した他の実施の形態における電機子冷却構造について説明する。この電機子冷却構造にあっては、隔壁部材２０が、上述の一実施の形態と同様のステータコア１と巻線２とで構成される筒状のステータＳの内周側と外周側とにそれぞれ配置される一対の筒部２１，２２と、各筒部２１，２２の各開口端から延設され内部を密閉する一対の環状部２３，２４とで構成されるとともに、この隔壁部材２０内にステータＳを密封状態下に設置し、さらに、この隔壁部材２０とステータＳとの間に一実施の形態と同様に熱伝導性物質１５を充填しているものである。
【００２７】
そして、より詳しくは、上記隔壁部材２０の筒部２２の内周側にステータＳのステータコア１が装着され、上記筒部２２は高熱伝導性樹脂で形成され、さらに、筒部２２以外の隔壁部材２０の各部、すなわち筒部２１、環状部２３，２４は断熱材で形成されている。
【００２８】
このように構成された隔壁部材２０およびステータＳは、図示しないモータのフレーム内周側に固定され、筒部２１の内周側が図示しないロータに対向するように設置されることとなり、やはり上記した一実施の形態の電機子冷却構造のように、巻線２やステータコア１の発する熱がモータ内部に伝達されることを防止できるようになっている。
【００２９】
この場合には、上述の一実施の形態と同様の作用効果を奏すると同時に、ステータＳ側を完全に別構造とすることが可能となるので、モータを組み立てやすくなりコスト削減が可能となる。
【００３０】
また、上記した各実施の形態においては、電機子冷却構造が円筒電機子に適用された場合について説明しているが、円板電機子にも適用可能であることは勿論で、さらに、ロータ側に電機子を備えたモータにも適用可能であるが、その場合には、隔壁部材をロータ側に設けて電機子を密閉し、当該隔壁部材の磁石に対向する面を断熱材で形成するか、上記磁石に対向する面に断熱材で形成する層を設けておくとすれば、やはり、モータの内部の温度上昇を防止でき、また、ロータのシャフトを介して熱を外部に放散することがででき、磁石の減磁を防止することができる。
【００３１】
また、電機子の熱の外部への放散効率を高めるために、電機子が連結されるモータのフレームやロータに複数フィンを設けるとしてもよい。
【００３２】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態における電機子冷却構造が具現化されたモータの縦断面図である。
【図２】他実施の形態における電機子冷却構造が具現化されたステータの斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ ステータコア
２ 巻線
３ シャフト
４ 磁石たる永久磁石
５，６ ボールベアリング
１０，２０ 隔壁部材
１１，２１，２２ 筒部
１２，１３，２３，２４ 環状部
１５ 熱伝導性物質
Ｆ フレーム
Ｍ モータ
Ｒ ロータ
Ｓ ステータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータにおける電機子冷却構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にモータに使用される磁石は、温度上昇に伴って磁束密度が減少する特性を有しており、特に、ネオジウム磁石等の希土類磁石にあっては、高温下において元の磁力まで回復できない不可逆減磁を生じることが知られている。
【０００３】
そして、上述のように磁石の温度上昇による減磁は、モータの出力トルクの低下という性能劣化に繋がるため、上記減磁を防止する提案がなされるに至っている。
【０００４】
この提案では、電機子たるステータを樹脂ケースで覆うとともにこのケース内に熱放散性の樹脂材を充填するもの（たとえば、特許文献１参照）が知られている。
【０００５】
そして、この提案では、ステータの巻線が発生する熱を巻線の周辺に配在された熱放散性の樹脂材を介して樹脂ケース側に伝達し、さらに、この樹脂ケースを介して熱を外部に放散するとしている。
【特許文献１】特開平７−１４７７４８号公報（作用欄，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記した提案にあっては、たしかに樹脂ケースを介してモータ駆動中の巻線が発する熱が放散されるので、モータが高温となることを防止できると言い得るが、以下の点で不具合があると指摘される恐れがある。
【０００７】
すなわち、上記提案ではケースを介して熱放散するが、その過程で当然ケースに巻線が発生する熱が伝達されることになり、当該ケースはモータ内にある気体の温度上昇、すなわち、モータ内部の温度上昇を防止することはできない。
【０００８】
すると、モータ内部の温度上昇により磁石に伝達される熱で、磁石は減磁することになるから、特に継続駆動中や高回転域では、トルクの減少や場合によっては不可逆減磁を生じてモータの性能が劣化してしまう恐れがある。
【０００９】
そこで、本発明は上記不具合を解消するために創案されたものであって、その目的とするところは、モータにおける磁石の減磁を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段における電機子冷却構造は、モータの電機子と磁石との間に電機子を密閉可能であって少なくとも磁石に対向する面が断熱材で形成される隔壁部材を設け、該隔壁部材と電機子との間に熱伝導性物質を充填したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
各請求項の発明によれば、隔壁部材によって電機子の熱の磁石への伝達が防止されるとともに、電機子の熱は、熱伝導性物質によりモータの外部へ速やかに放散されるから、モータ内部の温度上昇が防止されて磁石の温度上昇が防止され、磁石の減磁を防止することができる。
【００１２】
すなわち、モータを長時間駆動しても、磁石が高温となってしまうことが防止されるので、モータの耐久性が向上するとともに、モータの性能が劣化することもなく、モータは長時間駆動を行っても安定的なトルクの発生が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を図に基づき説明する。図１は、本発明の一実施の形態における電機子冷却構造が具現化されたモータの縦断面図である。図２は、他実施の形態における電機子冷却構造が具現化されたステータの斜視図である。
【００１４】
図１に示すように、一実施の形態における電機子冷却構造が具現化されたモータＭは、ロータＲと、電機子たるステータＳと、フレームＦとを備え、いわゆるブラシレスモータとして構成されている。
【００１５】
以下、各部につき詳細に説明すると、電機子たるステータＳは、筒状のフレームＦの内周に装着された筒状のステータコア１と、ステータコア１に巻装された巻線２とで構成されている。
【００１６】
他方、ロータＲは、シャフト３と、シャフト３の外周に装着された磁石たる永久磁石４とで構成され、シャフト３の両端側は、フレームＦ内に嵌着されたボールベアリング５，６に回転自在に軸支され、永久磁石４はステータＳに対向させている。
【００１７】
そして、このモータＭ内には上記ステータＳを覆う隔壁部材１０が設けられており、この隔壁部材１０は、ロータＲに対向する筒部１１と、筒部１１の各開口端、すなわち、図１中上下端から延設される一対の環状部１２，１３とを備え、上記各環状部１２，１３の外周側がモータＭのフレームＦ内周に装着され、この隔壁部材１０によりステータＳが密封状態とされている。
【００１８】
また、この隔壁部材１０は、断熱材で形成されており、ステータＳの巻線２の通電時に巻線２が発生する熱がこの隔壁部材１０によりロータＲ側に伝達されることが防止されている。
【００１９】
さらに、この隔壁部材１０とステータＳとの間には、熱伝導性物質１５が充填されている。すなわち、磁束変化等によるステータコア１の発する熱や通電時の巻線２の発する熱は、上記熱伝導性物質１５に速やかに伝達されることとなり、さらに、熱伝導性物質１５に伝達された熱は、上述のように隔壁部材１０が断熱材で形成されているので、モータＭの内部側には熱が伝達されにくく、フレームＦ表面を介して外部空気中に放散されることとなる。
【００２０】
したがって、フレームＦを介しての熱放散に加えて、隔壁部材１０の断熱効果によりモータＭ内部の気体の温度上昇が防止されることにより永久磁石４の温度上昇が防止され、結果的に永久磁石４の減磁が防止されることとなる。
【００２１】
すなわち、モータＭを長時間駆動しても、永久磁石４が高温となってしまうことが防止されるので、モータＭの耐久性が向上するとともに、モータＭの性能が劣化することもなく、モータＭは長時間駆動を行っても安定的なトルクの発生が可能となる。
【００２２】
また、電機子は速やかに冷却されるので巻線２の温度上昇が抑制されるから、巻線２を形成する導線の絶縁被膜の化学変化等により絶縁性が劣化して漏電等を生じてモータＭ自体が損傷するという危惧もない。
【００２３】
なお、断熱材としては、熱伝導率が小さい材質、たとえば、フェノール系樹脂等を用いることができ、また、本実施の形態のように隔壁部材１０全部を断熱材とすることが望ましく減磁防止効果が高いが、断熱材で形成する部分を隔壁部材１０の筒部１１、すなわち、ロータＲに対向する面のみとしても、永久磁石４への熱伝達を防止可能である。
【００２４】
また、上述したところでは、隔壁部材１０そのものが断熱材で構成されているが、隔壁部材１０の外側面、すなわち、ロータＲ側を向く面に断熱塗料を塗布したり断熱材で形成される層を形成したりとしてもよく、この場合においても、モータＭ内の温度上昇を防止でき永久磁石４の減磁を防止可能である。
【００２５】
さらに、熱伝導性物質１５としては、高熱伝導性の樹脂等の固体だけでなく液体、たとえば、油等を使用してもよい。
【００２６】
つづいて、図２に示した他の実施の形態における電機子冷却構造について説明する。この電機子冷却構造にあっては、隔壁部材２０が、上述の一実施の形態と同様のステータコア１と巻線２とで構成される筒状のステータＳの内周側と外周側とにそれぞれ配置される一対の筒部２１，２２と、各筒部２１，２２の各開口端から延設され内部を密閉する一対の環状部２３，２４とで構成されるとともに、この隔壁部材２０内にステータＳを密封状態下に設置し、さらに、この隔壁部材２０とステータＳとの間に一実施の形態と同様に熱伝導性物質１５を充填しているものである。
【００２７】
そして、より詳しくは、上記隔壁部材２０の筒部２２の内周側にステータＳのステータコア１が装着され、上記筒部２２は高熱伝導性樹脂で形成され、さらに、筒部２２以外の隔壁部材２０の各部、すなわち筒部２１、環状部２３，２４は断熱材で形成されている。
【００２８】
このように構成された隔壁部材２０およびステータＳは、図示しないモータのフレーム内周側に固定され、筒部２１の内周側が図示しないロータに対向するように設置されることとなり、やはり上記した一実施の形態の電機子冷却構造のように、巻線２やステータコア１の発する熱がモータ内部に伝達されることを防止できるようになっている。
【００２９】
この場合には、上述の一実施の形態と同様の作用効果を奏すると同時に、ステータＳ側を完全に別構造とすることが可能となるので、モータを組み立てやすくなりコスト削減が可能となる。
【００３０】
また、上記した各実施の形態においては、電機子冷却構造が円筒電機子に適用された場合について説明しているが、円板電機子にも適用可能であることは勿論で、さらに、ロータ側に電機子を備えたモータにも適用可能であるが、その場合には、隔壁部材をロータ側に設けて電機子を密閉し、当該隔壁部材の磁石に対向する面を断熱材で形成するか、上記磁石に対向する面に断熱材で形成する層を設けておくとすれば、やはり、モータの内部の温度上昇を防止でき、また、ロータのシャフトを介して熱を外部に放散することがででき、磁石の減磁を防止することができる。
【００３１】
また、電機子の熱の外部への放散効率を高めるために、電機子が連結されるモータのフレームやロータに複数フィンを設けるとしてもよい。
【００３２】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態における電機子冷却構造が具現化されたモータの縦断面図である。
【図２】他実施の形態における電機子冷却構造が具現化されたステータの斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ ステータコア
２ 巻線
３ シャフト
４ 磁石たる永久磁石
５，６ ボールベアリング
１０，２０ 隔壁部材
１１，２１，２２ 筒部
１２，１３，２３，２４ 環状部
１５ 熱伝導性物質
Ｆ フレーム
Ｍ モータ
Ｒ ロータ
Ｓ ステータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの電機子と磁石との間に電機子を密閉可能であって少なくとも磁石に対向する面が断熱材で形成される隔壁部材を設け、該隔壁部材と電機子との間に熱伝導性物質を充填したことを特徴とする電機子冷却構造。
【請求項２】
隔壁部材が磁石に対向する筒部と、筒部の各開口端から延設される一対の環状部とを備え、上記各環状部がモータのフレーム内周もしくはロータの外周に装着されてなることを特徴とする請求項１に記載の電機子冷却構造。
【請求項３】
隔壁部材が筒状の電機子の内周側と外周側とにそれぞれ配置される一対の筒部と、各筒部の各開口端から延設され内部を密閉する一対の環状部とを備えてなる請求項１に記載の電機子冷却構造。
【請求項１】
モータの電機子と磁石との間に電機子を密閉可能であって少なくとも磁石に対向する面が断熱材で形成される隔壁部材を設け、該隔壁部材と電機子との間に熱伝導性物質を充填したことを特徴とする電機子冷却構造。
【請求項２】
隔壁部材が磁石に対向する筒部と、筒部の各開口端から延設される一対の環状部とを備え、上記各環状部がモータのフレーム内周もしくはロータの外周に装着されてなることを特徴とする請求項１に記載の電機子冷却構造。
【請求項３】
隔壁部材が筒状の電機子の内周側と外周側とにそれぞれ配置される一対の筒部と、各筒部の各開口端から延設され内部を密閉する一対の環状部とを備えてなる請求項１に記載の電機子冷却構造。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−４２５０７（Ｐ２００６−４２５０７Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１９５４８（Ｐ２００４−２１９５４８）
【出願日】平成１６年７月２８日（２００４．７．２８）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２８日（２００４．７．２８）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
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