JP6644039B2 - 全天候型モータ - Google Patents
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Description
これとは対照的にポンプユニットにモータユニットが組み付けられる場合、モータカバー内にモータが収容されると共にモータベースに対してモータカバーが接合されて密閉された全閉型のモータも提案されている(特許文献2:特開2009−290981号公報参照)。
これに対し、モータケースに開口部の無い全閉型のモータを採用すると、モータ内への異物や水の侵入は防げるが、モータの発熱を逃がすことができないため高出力が得られず、飛行性能が低下してしまうおそれがある。
このように、モータ発熱によるモータ性能の低下を防ぐ反面、モータ内に異物や水が侵入するのを防ぐ防塵防滴機能を備えた全天候型モータが必要とされている。
プロペラを高速回転させて飛行する無人航空機用の機体フレームに用いられる全天候型モータであって、前記機体フレームに固定される取付ベースと、前記取付ベースに一体に組み付けられた軸受ハウジングと、前記軸受ハウジングに一体に組み付けられた固定子コアを有する固定子と、前記固定子コアに対向して支持された回転子マグネットを有し前記軸受ハウジングに軸受を介して回転可能に支持された回転子と、を備え、前記回転子は、前記固定子の外周側及び前記軸受ハウジングの軸方向両端側を覆うと共に、軸方向一端側に吸気用開口部を有し軸方向他端側に排気用開口部を有する回転ケース体と、前記回転ケース体の軸方向他端内面に設けられたフィンと、前記回転ケース体の軸方向他端外面に一体に組み付けられた前記プロペラと、を有し、前記吸気用開口部及び前記排気用開口部は、所定の開口径を有するフィルター材で各々覆われており、前記プロペラと共に前記回転子が回転すると、前記回転ケース体の前記軸方向一端側に設けられた前記吸気側開口部より前記フィルター材を介して軸方向に吸気し、前記回転ケース体の軸方向他端内面に設けられた前記フィンにより径方向外側に向かって送り出して前記フィルター材を介して前記排気用開口部から排気されることを特徴とする。
また、モータが始動すると、回転ケース体の吸気側開口部よりフィルター材を介して吸気し固定子コア及びコイルを冷却してフィンの回転により熱気を径方向外側に向かって送り出しフィルター材を介して排気用開口部から排気するので、熱放散性を高めてモータ性能を維持しつつフィルター材によって異物や水の侵入も防げる。特に、フィルター材の存在と共に排気用開口部からの排気により防滴性能を高めることができる。
これにより、モータの熱放散性を高めることでモータ性能の低下を防ぎ、かつ防塵防滴性能を高めてモータ性能を維持することができる全天候型モータを提供することができる。
これにより、塵埃等の異物が固定子極歯と回転子マグネットとの隙間に挟まってモータロックが生じるのを防ぐことができる。
これにより吸気用開口部を覆うフィルター材は、外気を吸気する際に塵埃や異物を除去するため汚れ易く、フィルター機能が低下しやすいため、メンテナンス作業がしやすくなる。
これにより、軸方向下方に設けられた吸気用開口部より吸気し、それより軸方向上方の径方向外側に設けられた排気用開口部より排気されるので、いずれの開口部に対しても水が侵入し難く防滴性能を高めることができる。
尚、吸気用開口部が設けられる位置は、防滴性を考慮すると回転ケース体が例えば有底筒状体の場合には軸方向下端面が好ましく、回転ケース体に端面が存在しない曲面となる場合には、軸方向下方面に設けられることが望ましい。
固定子9の構成について説明する。取付ベース10は、DCブラシレスモータを例えば無人航空機の機体フレーム(図示せず)に固定する場合に用いられる。取付ベース10には、例えば機体フレーム等の取付面にねじ止め固定するためのねじ孔10aが穿孔されている。取付ベース10は、軽量化を図るため中心部に貫通孔10bが設けられている。筒状をした軸受ハウジング11の一端部11aは、取付ベース10に重ね合わせて起立した状態でねじ11bにより一体に固定されている。
固定子コア12は、環状のコアバック部から放射状に複数の極歯12aが突設されている。各極歯12aには、絶縁塗装されるかインシュレータを介してコイル13が巻き付けられている。
回転子14を構成する回転ケース体4は、軸受ハウジング11の長手方向両端外周部に第一軸受15,第二軸受16を介して回転可能に支持されている。第一軸受15及び第二軸受16は、軸受ハウジング11の外周に例えば圧入、接着、すきま嵌め等により固定されている。
これにより、全天候型モータ2が始動すると、図2の矢印に示すように、回転ケース体4の吸気側開口部4eよりフィルター材18を介して吸気し固定子コア12のコイル13を冷却してフィン17の回転により熱気を径方向外側に向かって送り出しフィルター材18を介して排気用開口部4fから排気するので、熱放散性を高めてモータ性能を維持しつつフィルター材18によって異物や水の侵入も防げる。特に、フィルター材18の存在と共に軸方向下方に設けられた吸気用開口部4eより吸気し、それより軸方向上方の径方向外側に設けられた排気用開口部4fより排気されるので、いずれの開口部に対しても水が侵入し難く防滴性能を高めることができる。
また、全天候型モータ2を起動すると回転子14と一体化された回転ケース体4が回転し、回転ケース体4内に設けられたフィン17が回転することで、回転ケース体4の軸方向一端側の吸気用開口部4eより吸気しモータ内で発生した熱気を軸方向他端側のフィン17により径方向外側に送り出して排気用開口部4fより排気することができる。
これにより、モータの熱放散性を高めることでモータ性能の低下を防ぎ、かつ防塵防滴性能を高めてモータ性能を維持することができる全天候型モータ2を提供することができる。
また、第一ケース体4aの羽板17cの外周側先端部と対向する側面部には、排気用開口部4fが設けられている。フィン17が回転すると吸気用開口部4eより軸方向に吸気された空気を周方向に向かって送り出し排気用開口部4fから排気するようになっている。
これにより、塵埃等の異物が固定子極歯12aと回転子マグネット4dとの隙間に挟まってモータロックが生じるのを防ぐことができるうえに、吸気用開口部4e及び排気用開口部4fの防水防滴機能も担保することができる。
これにより、モータの熱放散性を高めることでモータ性能の低下を防ぎ、かつ防塵防滴性能を高めて異物の侵入を防ぐことでモータ性能を維持することができる全天候型モータ2を提供することができる。
また、回転ケース体4にねじ止め固定されていたフィン17は、回転ケース体4(第一ケース体4a又は第二ケース体4b)と一体に形成されていても良い。
また、吸気用開口部4eは、上述したように回転ケース体4が有底筒状体の場合には防滴性を考慮すると軸方向下端面が好ましいが、回転ケース体4に端面が存在しない曲面となる場合には、軸方向下方面に設けられることが望ましい。
また、フィルター材18は、撥水性、通気性、防塵性を確保できるものであれば、樹脂製多孔質材、金属メッシュ材等、多様な材質並びに多様な形態のものを用いることができる。
更には、上述した実施形態では、全天候型モータ2は無人航空機用の駆動源として用いた場合について説明したが、用途はこれに限定されるものではなく、屋外で使用される他の用途の駆動源としても適用することができる。
Claims (5)
- プロペラを高速回転させて飛行する無人航空機用の機体フレームに用いられる全天候型モータであって、
前記機体フレームに固定される取付ベースと、
前記取付ベースに一体に組み付けられた軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングに一体に組み付けられた固定子コアを有する固定子と、
前記固定子コアに対向して支持された回転子マグネットを有し前記軸受ハウジングに軸受を介して回転可能に支持された回転子と、を備え、
前記回転子は、前記固定子の外周側及び前記軸受ハウジングの軸方向両端側を覆うと共に、軸方向一端側に吸気用開口部を有し軸方向他端側に排気用開口部を有する回転ケース体と、前記回転ケース体の軸方向他端内面に設けられたフィンと、前記回転ケース体の軸方向他端外面に一体に組み付けられた前記プロペラと、を有し、前記吸気用開口部及び前記排気用開口部は、所定の開口径を有するフィルター材で各々覆われており、前記プロペラと共に前記回転子が回転すると、前記回転ケース体の前記軸方向一端側に設けられた前記吸気側開口部より前記フィルター材を介して軸方向に吸気し、前記回転ケース体の軸方向他端内面に設けられた前記フィンにより径方向外側に向かって送り出して前記フィルター材を介して前記排気用開口部から排気されることを特徴とする全天候型モータ。 - 前記フィルター材の開口径は、固定子極歯と前記回転子マグネットの隙間寸法より小さいものが用いられる請求項1記載の全天候型モータ。
- 前記吸気用開口部を覆う前記フィルター材は交換可能に設けられている請求項1又は請求項2記載の全天候型モータ。
- 前記回転ケース体の軸方向下方に設けられた前記吸気用開口部より吸気し、それより軸方向上方の径方向外側に設けられた前記排気用開口部より排気される請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の全天候型モータ。
- 前記回転ケース体は、前記軸受ハウジングの外周側及び軸方向一端部を覆う第一ケース体と、前記軸受ハウジングの外周側及び軸方向他端部を覆う第二ケース体を組み合わせてなり、前記第一ケース体の軸方向端面には吸気用開口部が設けられ、前記第二ケース体の軸方向内端面にはフィン一体に組み付けられ、前記フィンの外周側先端部と対向する側面部に排気用開口部が設けられている請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の全天候型モータ。
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